Молодому причерноморскому городу ожидать появление театра пришлось ждать недолго. 10 февраля 1810 года здание первого в Одессе театра, построенного по проекту известного петербургского архитектора Тома де Томона было сдано, как говорят, в эксплуатацию.  Зал белоснежного строения наподобие античного храма, обращенного фасадом к порту, мог вмещать 800 зрителей одновременно в то время, как население города составляло 12 500 тысяч человек. На подмостках театра выступали знаменитые оперные певцы, труппы императорских и королевских театров.

Городской театр просуществовал чуть больше 60 лет. В новогоднюю ночь 1873 года Городской театр был полностью уничтожен пожаром.

Строительство нового было поручено венским архитекторам Фердинанду Фельнеру и Герману Гельмеру, авторам подобных сооружений в Вене, Будапеште, Дрездене и других городах Европы. Проект Фельнера и Гельмера не был проработан в деталях, и сами зодчие в период строительства в Одессу не приезжали. Поэтому многое пересмотрели и усовершенствовали местные архитекторы Феликс Гонсировский, Александр Бернардацци и Юрий Дмитренко.

Театр был сдан 15 сентября 1887 года, а его открытие состоялось 1 октября 1887 года. Это было первое в Новороссийском крае здание, оснащённое электричеством и паровым отоплением.

На сцене нового красавца-театра пели Э. Карузо, Ф. Шаляпин, Л. Собинов, одесситка А. Нежданова ; танцевали А. Павлова, А. Дункан ; концертировали С. Рахманинов и А. Скрябин ; дирижировали оркестром П. Чайковский и Н. Римский-Корсаков, А. Рубинштейн и А. Глазунов.

15 марта 1925 года в театре возник второй серьезный пожар. Это было после оперы Джакомо Мейербера «Пророк» – из-за неосторожного обращения с огнем. Пожар повредил зал, уничтожил сцену, декорации, костюмы. Пострадала нотная библиотека и занавес, на котором художник Франсуа Лефлер изобразил сцену из «Руслана и Людмилы». Уже спустя год в театре возобновились спектакли, сцена получила новое техническое оснащение, были оборудованы два железобетонных занавеса, которые при необходимости отсекают сцену от зрительного зала и служебных помещений. Новый декоративный занавес был выполнен по эскизам известного театрального художника Александра Головина.

После Октябрьской революции одесский театр стал государственным, а в 1926 году получил статус академического.

Во время реконструкции театра 1996 – 2007 годов труппа оперного театра давала спектакли на сценических площадках действующих одесских театров, выступала на международных фестивалях в разных странах.

В 2007 году, в день открытия после реконструкции, одесский академический театр оперы и балета был удостоен статуса «Национальный».

Имя театра связано с одной из красивых одесских легенд, по которой в 1944 году отступающие румынские оккупанты заминировали его, не желая оставлять такую красоту одесситам. Очевидцы тех событий, в частности, Нина Яковлевна Стамикосто утверждают обратное. Театр заминирован не был. Очевидно, румыны не успели этого сделать – слишком уж быстро наступала на Одессу Красная Армия, не до того было. Так или иначе, а театр пережил и оборону Одессы, и ее оккупацию.