La realizzazione del teatro, all'interno di un preesistente complesso medievale, venne commissionata a Palladio dall'Accademia Olimpica per la messa in scena di commedie classiche. La sua costruzione iniziò nel 1580 e venne inaugurato il 3 marzo 1585, dopo la realizzazione delle celebri scene fisse di Vincenzo Scamozzi. Tali strutture lignee sono le uniche d'epoca rinascimentale ad essere giunte fino a noi, peraltro in ottimo stato di conservazione.