Çäàíèå òåàòðà ÿâëÿåòñÿ ïàìÿòíèêîì èñòîðèè è àðõèòåêòóðû. Îáùàÿ ïëîùàäü çäàíèÿ — 11837,8 êâ. ì., îáúåì — 294 3400 êóá. ì — ïðåâûøàþùèé îáúåì çäàíèÿ Áîëüøîãî òåàòðà Ðîññèè.
Ñ òî÷êè çðåíèÿ èíæåíåðíîãî èñêóññòâà òåàòð ÿâëÿåòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî ñëîæíûì ñîîðóæåíèåì. Ñàìàÿ óíèêàëüíàÿ ÷àñòü çäàíèÿ — êîíñòðóêöèÿ êóïîëà äèàìåòðîì 60 ì, âûñîòîé 35 ì. Êóïîëüíîå ïåðåêðûòèå áåç êîíòðôîðñîâ è ôåðì âïåðâûå áûëî ïðèìåíåíî â ñòðîèòåëüíîé ïðàêòèêå Åâðîïû. Êðîâëÿ êóïîëà — òûñÿ÷è æåëåçíûõ ÷åøóåê ñåðåáðèñòîãî öâåòà.
Ïåðâûé ñïåêòàêëü ñîñòîÿëñÿ 12.05.1945 ãîäà (îïåðà «Èâàí Ñóñàíèí» Ì.È. Ãëèíêè). Ñòðîèòåëüñòâî çäàíèÿ íà÷àëîñü â 1931 ãîäó. Ïî ïåðâîíà÷àëüíîìó ïðîåêòó õóäîæíèêà Áîëüøîãî òåàòðà ÑÑÑÐ Ì.È. Êóðèëêî, àðõèòåêòîðà-õóäîæíèêà Ò.ß. Áàðäòà, àðõèòåêòîðà À.Ç. Ãðèíáåðãà — Äîì íàóêè è êóëüòóðû, ãðàíäèîçíîå ñîîðóæåíèå ñ óíèêàëüíûìè ðàçìåðàìè çðèòåëüíîãî çàëà è ïàðàìåòðàìè ñöåíû, ñ ñîâìåùåíèåì òðåõ òèïîâ òåàòðà: ñî ñöåíîé-êîðîáêîé, ñöåíîé-àðåíîé, ïëàíåòàðíî-ïàíîðàìíîãî òèïà. Ïðåäïîëàãàëîñü ìîíóìåíòàëüíîå ñîîðóæåíèå, ãäå äîëæíû áûëè ïðîèñõîäèòü ìàññîâûå äåéñòâèÿ, ìàíèôåñòàöèè, ïðàçäíè÷íûå òîðæåñòâà îãðîìíîãî ìàñøòàáà. Áîëüøàÿ ñöåíà òåàòðà ïðåäíàçíà÷àëàñü òàêæå äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðåâîëþöèîííûõ ïðàçäíèêîâ: êîëîííû äåìîíñòðàíòîâ òðóäÿùèõñÿ ñòðàíû Ñîâåòîâ, ïðîõîäÿ ïî ïëîùàäè, ñî çíàìåíàìè â ðóêàõ äîëæíû áûëè âõîäèòü â îäèí èç ìíîãî÷èñëåííûõ ïîäúåçäîâ òåàòðà è îêàçûâàòüñÿ ïðÿìî íà ñöåíå. Íà ýòîé ãèãàíòñêîé ñöåíå ìîãëà ïîìåùàòüñÿ è òåõíèêà — ìàøèíû, òðàêòîðà. Ïî äàííîìó ïðîåêòó çðèòåëüíûé çàë äîëæåí áûë èìåòü 3000 ìåñò.
Ê 1933 ãîäó ñîîðóæåíèå â îñíîâíûõ êîíñòðóêöèÿõ ïîäíÿëîñü íàä ãîðîäîì â ñàìîì åãî öåíòðå. Àðõèòåêòóðà òåàòðà áûëà âûïîëíåíà â ñòèëå êîíñòðóêòèâèçìà («àâàíãàðäà»), çàíèìàþùåãî â òå ãîäû îñíîâíûå òâîð÷åñêèå ïîçèöèè â ñðåäå çîä÷èõ. Íî ôîðìàëüíàÿ íàïðàâëåííîñòü àðõèòåêòóðû â ñòðàíå èçìåíèëàñü.  ðåçóëüòàòå ïðîåêò áûë èçìåíåí âî 2-é Ìîñêîâñêîé àðõèòåêòóðíîé ìàñòåðñêîé àêàäåìèêà À. Ùóñåâà, è ñ 1936 ãîäà ñòðîèëñÿ òåàòð îïåðû è áàëåòà. Îêîí÷àòåëüíî ïðîåêò òåàòðà áûë ðàçðàáîòàí ïîä ðóêîâîäñòâîì Â.Ñ. Áèðêåíáåðãà è èíæåíåðà-êîíñòðóêòîðà Ë.Ì. Ãîõìàíà. Ïðîåêò çäàíèÿ áûë óäîñòîåí Çîëîòîé ìåäàëè Âñåìèðíîé âûñòàâêè â Ïàðèæå (1937 ãîä).
 1941 ãîäó çäàíèå òåàòðà áûëî ïðàêòè÷åñêè ãîòîâî, íî ñ íà÷àëîì âîéíû ñòðîèòåëüñòâî çàêîíñåðâèðîâàëè. Âî âðåìÿ âîéíû â çäàíèè õðàíèëèñü ñîêðîâèùà ìóçååâ Ìîñêâû è Ëåíèíãðàäà (Òðåòüÿêîâñêîé ãàëåðåè, Ïàâëîâñêîãî äâîðöà è äð.). Èçðåäêà èñïîëüçîâàëàñü è ñöåíà äëÿ ïðîâåäåíèÿ êîíöåðòîâ — çäåñü âûñòóïàë â ãîäû âîéíû Àêàäåìè÷åñêèé ñèìôîíè÷åñêèé îðêåñòð Ëåíèíãðàäñêîé ôèëàðìîíèè ïîä óïðàâëåíèåì Åâãåíèÿ Ìðàâèíñêîãî (Ëåíèíãðàäñêàÿ ôèëàðìîíèÿ íàõîäèëàñü â ýâàêóàöèè â Íîâîñèáèðñêå).
 1942 ãîäó ïðàâèòåëüñòâî ÑÑÑÐ ïðèíèìàåò ðåøåíèå î ñðî÷íîé äîñòðîéêå òåàòðà.  ôåâðàëå 1944 ãîäà ïðèåçæàåò ïðàâèòåëüñòâåííàÿ êîìèññèÿ, è çäàíèå ñäàåòñÿ â ýêñïëóàòàöèþ. Ñðàçó æå íà÷èíàåòñÿ ôîðìèðîâàíèå òðóïïû.
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ êîìïîçèöèÿ çäàíèÿ îáúåäèíåíà ðèòìîì ìîùíûõ ïèëÿñòð, ïåðåõîäÿùèõ â ìîíóìåíòàëüíûé äâåíàäöàòèêîëîííûé ïîðòèê ãëàâíîãî ôàñàäà.
Ðàçìåðû ñöåíû ñîîòâåòñòâóþò îáùèì ìàñøòàáàì çäàíèÿ. Ãëóáèíà ñöåíû 30 ì, âûñîòà äî êîëîñíèêîâ — 29,5 ì. Ïðåäóñìîòðåí ïîæàðíûé çàíàâåñ. Ïåðâîíà÷àëüíî ýòîò çàíàâåñ ñîñòîÿë èç ïåìçîáåòîíà âåñîì 72,5 ò. Âî âðåìÿ ðåêîíñòðóêöèè (2003 ã.) îí áûë çàìåíåí íà íîâûé, îáëåã÷åííûé, âåñîì 32 òîííû.
Äî ðåêîíñòðóêöèè áîëüøîé çàë òåàòðà íàñ÷èòûâàë 2000 ìåñò, êîíöåðòíûé çàë — 450 ìåñò, ìàëûé çàë — (âåðõíÿÿ ñöåíà) 150 ìåñò. Áîëüøîé è êîíöåðòíûé çàëû ñâÿçàíû öåíòðàëüíûì êîëüöåâûì ôîéå.  2005 ãîäó ïîñëå ðåìîíòà è ðåêîíñòðóêöèè ÷èñëî ìåñò â áîëüøîì çàëå ñòàëî 1774 (âìåñòå ñ ìåñòàìè äëÿ èíâàëèäîâ-êîëÿñî÷íèêîâ), â êîíöåðòíîì — 375.
Îñîáûé àðõèòåêòóðíûé ïðèåì èñïîëüçîâàí â ðåøåíèè âåðõíåé ÷àñòè èíòåðüåðà áîëüøîãî çðèòåëüíîãî çàëà — ìîùíàÿ ãàëåðåÿ íàä àìôèòåàòðîì, êîòîðàÿ îáðàìëÿåò ïëîùàäü æèâîïèñíîãî ïëàôîíà ñ õðóñòàëüíîé ëþñòðîé äèàìåòðîì 6 ìåòðîâ è âåñîì îêîëî 2-õ òîíí. Îðèãèíàëåí ïîòîëîê çðèòåëüíîãî çàëà — ñâîåîáðàçíûé àêóñòè÷åñêèé ýêðàí èç ïðåññîâàííîãî êàðòîíà. Ïðîñòðàíñòâî ìåæäó êîëîííàìè âåðõíåé ãàëåðåè çàïîëíåíî 16 ñêóëüïòóðàìè — êîïèÿìè ïðîèçâåäåíèé àíòè÷íûõ ìàñòåðîâ.