1950. aastate alguses jõudis Sydney linnavalitsus otsusele, et oleks vaja ehitada uus ooperiteater. 1956. aastal kuulutati välja arhitektuurikonkurss, kuhu laekus 223 kavandit 32 riigist. Võitjaks valiti 1957. aasta 29. jaanuaril taani arhitekt Jørn Utzon.

Ooperiteatri ehitus algas 1959. aastal ning tuli tegeleda rohkete probleemidega. Ehitise kavandatud vorm oli väga raskesti teostatav. Uute arhitektuurilahenduste väljamõtlemiseks ja tehniliste arvutuste tegemiseks läks tuhandeid töötunde. Lisaks puudusid veel projekti viimased joonised. Näiteks tuli loobuda esialgsest katusekattematerjalist ja lõpuks leiti sobivaim lahendus katuse katmiseks ribiliste ja monteeritavate raudbetoonelementidega.

Keerukate konstruktsioonide tõttu ehitus järjest kallines ja venis. Jørn Utzon, pettununa vaidlustest, lahkus Austraaliast. Jõuti juba arvata, et ehitus jääbki pooleli, kuid siiski tööd jätkati. 20. oktoobril 1973 avas kuninganna Elizabeth II pidulikult vastvalminud Sydney ooperiteatri Beethoveni 9. sümfoonia saatel. Juba enne ametlikku avamist oli seal toimunud kaks etendust, esimesena mängiti Sergei Prokofjevi "Sõda ja rahu".

Ooperiteater valmis plaanitust 10 aastat hiljem ning läks esialgu planeeritud 7 miljoni Austraalia dollari asemel maksma üle 100 miljoni dollari (see tähendab, et esialgset eelarvet ületati enam kui 1400%).