Di un teatro a Catania si fa riferimento nelle fonti classiche in merito alla consultazione delle polis siceliote da parte di Alcibiade, che tenne nel 415 a.C. un discorso all'assemblea civica riunita appunto nel teatro[1]. Di questo teatro però non era chiara l'ubicazione e la tradizione tendeva a identificarlo con il teatro di età romana oggi visibile. Tale associazione diede adito a numerose fantasticherie sull'edificio, al punto che è ancora oggi chiamato Tiatru grecu dalla comunità locale, mentre la strada che lo costeggia a nord è chiamata via Teatro Greco. Ciò che ha dunque mosso gli studiosi dell'edificio sin dai primi lavori di sgombero delle strutture antiche è stato anche il quesito se il teatro delle fonti fosse il medesimo che si ammira oggi, ossia se su una preesistente struttura greca possa essere nata la struttura romana. Per un certo periodo venne persino messo in dubbio che potesse esistere davvero un teatro in epoca greca a Catania e che si trattasse di una errata traduzione delle fonti ad aver generato la credenza di detto edificio. Diverse quindi le ipotesi a favore dell'identificazione del teatro romano con quello greco: la posizione alla base di una collina a differenza dell'usanza romana di edificare in pianura o la scena rivolta verso il mare[2]. Sul monumento però le fonti sono piuttosto silenti e ne tacciono le vicissitudini storiche: per capirne quindi la storia si fa ricorso ai ritrovamenti archeologici che gettano un po' di luce sull'edificio.

Le fasi più antiche testimoniano la presenza di un edificio teatrale costruito con grossi blocchi di pietra arenaria con lettere in greco in pianta rettangolare, un tipo di planimetria più diffusamente ellenistica. Tale struttura, già identificata negli anni 1884 e 1919 e attribuita a un teatro greco di V-IV secolo a.C.[3], potrebbe essere propriamente il teatro in cui Alcibiade tenne il discorso ai Katanaioi per convincerli ad allearsi con Atene contro Syracusae[2].

Il teatro di epoca greca venne dunque restaurato nel corso del I secolo, probabilmente a seguito dell'elezione a colonia romana di Catania, avvenuta ad opera di Augusto. A questo periodo appartengono un rifacimento della cortina quadrangolare con la sostituzione dei blocchi in arenaria mancanti con conci lavici squadrati, l'aggiunta della scena e le gradinate più antiche dell'edificio[2].

Nel corso del II secolo, forse a seguito di finanziamenti ottenuti da Adriano, assistiamo a un progressivo processo di monumentalizzazione dell'area che coinvolge anche le vicine strutture termali e numerosi edifici cittadini (tra cui anche l'anfiteatro). A questo periodo risale il plinto conservato nel museo civico al Castello Ursino, in cui è rappresentata una vittoria che incorona un trofeo su un lato e dei barbari resi schiavi a lato; tale plinto potrebbe rappresentare una vittoria sui Germani di Marco Aurelio o di Commodo[4][5]. Le tracce della monumentalizzazione si notano anche nell'assunzione di una pianta emiciclica dell'edificio, la realizzazione di un proscenio decorato da lussuosi marmi, l'ampliamento della scena e la realizzazione di due massicce torri laterali, atte a ospitare le scale d'accesso ai diversi piani dell'edificio[2]. La struttura si dota in questo periodo di numerosissimi elementi architettonici, tra fregi, statue, bassorilievi e colonne, in passato spesso trafugati o raccolti ed usati come materiale da costruzione per gli edifici della città barocca, come ad esempio per la facciata della Cattedrale di Sant'Agata[senza fonte].

Caduto in declino e abbandonato nel corso del VI e del VII secolo come per molti altri edifici monumentali di età classica[6], venne presto sfruttato per ricavarne modeste abitazioni già dall'Alto Medioevo. L'area dell'orchestra fu interessata da una macelleria bovina, mentre lentamente e inesorabilmente le strutture venivano intaccate e scavate per ricavarne nuovi edifici.

Nonostante le dure manipolazioni nel corso dei secoli, tra cui l'aggiunta nel XVI secolo di piccole stradelle che tagliavano il monumento da parte a parte, l'emiciclo dell'ultimo ambulacro era perfettamente leggibile dall'esterno e tale veniva riprodotto dai cartografi cinque e secenteschi. Il terremoto del Val di Noto del 1693 rovinò molte abitazioni che erano nate sulla cavea, le cui macerie vennero sfruttate per realizzare le fondamenta di nuove abitazioni. Nel XVIII secolo viene eretta la via Grotte, i cui archeggiati sono ancora visibili a testimonianza della sua esistenza, che tagliava in senso sud-nord l'edificio, mettendo in comunicazione la strada del corso (oggi via Vittorio Emanuele II) con lo spiazzo alle spalle del teatro. La strada, come si nota da alcune fotografie precedenti al suo abbattimento, era in comunicazione con alcune stradelle minori e persino una piazza, ricavate sulla cavea tra il XVIII e il XIX secolo.

Sul finire del XIX secolo il proprietario del palazzo che si addossa all'adiacente odeon, il barone Sigona di Villermosa, fece abbattere l'ultimo fornice del medesimo odeon, per ampliare il suo immobile. Questo increscioso avvenimento mobilitò la Soprintendenza alle Antichità per la Sicilia Orientale, all'epoca diretta da Paolo Orsi, che adottò il pugno duro nei confronti di chi abitava sopra i due teatri e avviò una campagna di esproprio e liberazione delle antiche strutture mai del tutto completata. Da un primo sgombero della fine dell'Ottocento che interessò quasi esclusivamente l'odeon, si riprese solo negli anni cinquanta del XX secolo in misura massiccia l'opera di sgombero, interrotta dopo una ventina d'anni. Una campagna di scavo venne condotta nei primissimi anni ottanta che restituì nel 1981 l'ingresso orientale degli attori, costituito da una scaletta e un accesso trabeato, realizzato in grossi blocchi di pietra lavica.

Dalla seconda metà degli anni novanta venne riaperto il cantiere di scavo, con un obbiettivo diverso da quello che aveva caratterizzato i lavori fin lì condotti. Il servizio per i Beni Archeologici della Soprintendenza BB. CC. AA. di Catania, sotto la direzione della dottoressa Maria Grazia Branciforti, ha infatti intrapreso una nuova serie di campagne di scavo, demolizione atto allo sgombero, rifunzionalizzazione e restauro di ciò che rimane ancora ingombrato del monumento con la finalità di conservare alcuni edifici rappresentativi del proprio periodo, sorti sul teatro e ritenuti utili testimoni della storia del monumento e della città successivi all'abbandono della funzione teatrale della struttura. Sotto quest'ottica infatti sono nati gli ambienti allestiti per ospitare l'Antiquarium regionale del Teatro Romano, con sede in Casa Pandolfo (del Settecento) e nella Casa Libérti (realizzata nel secolo successivo su una struttura del Cinquecento di cui rimangono due eleganti portali), situata nella zona nord-est della summa cavea. Dagli anni settanta fu utilizzato per spettacoli estivi, ma questo utilizzo fu abbandonato dal 1998, quando gli fu preferito l'anfiteatro del Centro fieristico le Ciminiere. Attualmente è quasi interamente visitabile ad eccezione delle parti ancora in restauro e degli approfondimenti in corso sulle vestigia greche che si stanno esplorando.