Odeski Narodowy Akademicki Teatr Opery i Baletu jest pierwszym teatrem w Odessie i Nowej Rosji pod względem czasu budowy, znaczenia i sławy. Pierwszy budynek otwarto w 1810 r., a w 1873 r. spłonął. Nowoczesny budynek został zbudowany w 1887 roku przez architektów Felnera i Gelmera w stylu wiedeńskiego baroku. Architektura widowni została zaprojektowana w stylu późnego francuskiego rokoko. Wyjątkowa akustyka sali w kształcie podkowy pozwala przenieść nawet szept ze sceny do dowolnego zakątka sali. Całkowita renowacja budynku teatru została zakończona w 2007 roku.
Odessa otrzymała prawo do budowy teatru w 1804 r., a w 1809 r. został już wzniesiony. Autorem tego projektu był słynny francuski architekt Thomas de Thomon, autor wielu budowli w Petersburgu. Właśnie ten budynek odwiedził A. S. Puszkin podczas pobytu w Odessie w latach 1823-24. 10 lutego 1810 odbyło się uroczyste otwarcie. Pierwszym przedstawieniem była jednoaktowa opera Fröhlicha Nowa rodzina oraz wodewil Pocieszona wdowa rosyjskiej trupy P. Fortunatowa.
Budynek znajdował się nieco wyżej niż nowoczesny teatr, bliżej Palais Royal i był postrzegany jako pomnik młodego miasta. Architektura budynku została zaprojektowana w stylu klasycystycznym, z portykiem w porządku korynckim i frontonem zwróconym w stronę gmachu ówczesnego klubu angielskiego (obecnie Muzeum Marynarki Wojennej Ukrainy). Teatr pomieścił 800 widzów, wzorem dawnych teatrów włoskich, na trzech kondygnacjach znajdowało się 17 lóż, na trybunach było tylko 44 miejsc. Kolejne 700 widzów obejrzało występy na stoiskach.

Aby skorygować mankamenty budynku teatru, przeprowadzono wielokrotne przebudowy: w latach 1820-1822, 1831-1833, 1836, 1857 i 1872. W wyniku tych przebudów w osi kolumn pojawił się kamienny mur, co pozwoliło na zwiększenie przestrzeni foyer. Od strony ulicy Richelieu dobudowano parterowy kamienny przedsionek. Prace nad ostatnią przebudową budynku zakończyły się 31 grudnia 1872 r., aw nocy 2 stycznia 1873 r. teatr doszczętnie spłonął w wyniku zapalenia palnika gazowego, który oświetlał zegar w nocy.
Od momentu pożaru do wmurowania pierwszego kamienia pod fundament nowego gmachu teatru minęło prawie jedenaście lat. Prace wykonano w sposób kontraktowy z lokalnych materiałów budowlanych (głównie popularnego wapienia odeskiego - muszli). Nowy teatr został otwarty 1 października 1887 roku.

W marcu 1925 wybuchł pożar, w wyniku którego doszczętnie spłonęła scena i uszkodzona hala. W krótkim czasie teatr został odrestaurowany, a rok później wznowiono występy. Scena otrzymała nowe wyposażenie techniczne, zamontowano dwie żelbetowe kurtyny, w razie potrzeby odcinając scenę od widowni i pomieszczeń usługowych.

Podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej naziści planowali wysadzić budynek teatru podczas odwrotu, ale na szczęście tak się nie stało. Jak świadczy napis na tablicy pamiątkowej, to właśnie na balkonie teatru 10 kwietnia 1944 wzniesiono sztandar wyzwolenia miasta Odessy z rąk hitlerowskich najeźdźców.

W 1926 teatr otrzymał tytuł „Akademicki”. 31 sierpnia 2007 r. dekretem Prezydenta Ukrainy nr 807/2007 Odeski Akademicki Teatr Opery i Baletu otrzymał status „Narodowego”.
Opera w Odessie słynie przede wszystkim ze swojej architektury, a pod względem układu i danych technicznych nie ustępuje najlepszym w Europie. Budynek teatru był swego czasu uważany za jeden z najlepszych na świecie i pozostaje główną atrakcją miasta. W planie składa się z widowni w kształcie podkowy z otaczającymi ją galeriami, foyer i prostokątnej części scenicznej z pomieszczeniami gospodarczymi. Wzdłuż osi podłużnej budynku dwukondygnacyjny portal wejścia głównego z wysoką attyką, wzdłuż osi poprzecznej trzyarkadowe galerie wejść bocznych. Układ jest promieniowy - od środka wzdłuż promieni w różnych kierunkach ułożone są przejścia prowadzące do wyjścia. Schody prowadzące bezpośrednio do wyjścia z teatru również mają poziomy. Budynek pokryty systemem kratownic metalowych, ocynkowanych. Przekrycie widowni przypomina powierzchnię fragmentu elipsoidy, odciętej płaszczyznami wzdłuż osi symetrii poziomej i pionowej, zwieńczone jest okrągłą latarnią z kopułą, zwieńczoną niską iglicą.
Budynek teatru wykonany jest w wiedeńskim stylu „barokowym”, który był głównym stylem sztuki europejskiej od końca XVI do połowy XVIII wieku. Na zewnątrz budynek konstrukcyjnie składa się z trzech kondygnacji (pokazano to schematycznie na rysunku po prawej stronie). Piętra I (piwnica) i II, skromnie ozdobione jedynie kolumnami toskańskimi w loggiach, tworzą jedną całość i wyglądają na ciężkie i fundamentalne, nadając budynkowi statyczny wygląd, stabilność „na wieki”. Trzecia kondygnacja jest lżejsza, ażurowa, z wyrafinowaną obróbką detali z łukowymi loggiami, kolumnami i pilastrami porządku jońskiego - kryje w sobie ciężar niższych kondygnacji i stwarza iluzję lekkości. Dodatkowe efekty daje elegancki portyk i kopulasty dach. W efekcie budynek wydaje się „unosić” nad ziemią. Nad fasadą wznosi się grupa rzeźbiarska przedstawiająca jedną z muz – patronkę sztuki Melpomenę. Siedzi w rydwanie ciągniętym przez cztery wściekłe pantery, które są przez nią ujarzmione. Nieco niżej znajdują się grupy rzeźbiarskie, przedstawiające także sceny z mitologii antycznej. Po lewej - Orfeusz gra na cytarze za centaura; po prawej Terpsichore (siostra Melpomene i muza tańca) tańczy z dziewczyną.
Kilka dat jest oznaczonych cyframi rzymskimi na frontonie portyku:
• pierwsza linia – daty rozpoczęcia i zakończenia budowy teatru (1884-1887);
• druga linijka to fraza „teatr płonął”, odnoszący się do pożaru w 1925 r.; następnie rok 1967 i słowo „odbudowa”, odnoszące się do restauracji teatru w tym roku.

Poniżej, przy centralnym wejściu, na wysokich cokołach znajdują się dwie grupy rzeźbiarskie przedstawiające Komedię i Tragedię: po lewej fragment tragedii Eurypidesa Hipolit, po prawej epizod z komedii Arystofanesa Ptaki. Wzdłuż frontonu budynku, w okrągłych niszach piętra, znajdują się popiersia genialnych twórców literatury i muzyki rosyjskiej: Puszkina, Glinki, Gribojedowa, Gogola. Nad rzeźbami pracowali F. Netali i F. Friedl, sztukaterie wykonywali L. Strictius pod kierunkiem F. Etel.
Wnętrze teatru jest odświętne i eleganckie. Architektura widowni, przeznaczonej na 1664 miejsc, utrzymana jest w późnofrancuskim stylu rokoko. Jest luksusowo ozdobiony różnymi stiukami z drobnymi złoceniami. Plafon sufitowy zdobią cztery obrazy artysty Leflera w formie medalionów. Przedstawiają sceny z dzieł Szekspira: Hamlet, Sen nocy letniej, Opowieść zimowa i Jak wam się podoba. Na środku sufitu znajduje się duży kryształowy żyrandol. W holu znajduje się bogata dekoracja sztukatorska (stiuki w kondygnacjach, bocznych przedsionkach i na schodach prowadzących do loży wykonane są ze szczególną gracją), lampy, kandelabry oraz ozdoby z intarsjowanych mebli z brązu. Centralna kurtyna została wykonana według szkicu słynnego artysty teatralnego Aleksandra Golovina.
Jesienią 2007 roku zakończono długotrwały remont, podczas którego wzmocniono fundamenty (przy pomocy 1800 pali), przeprowadzono kompleksową modernizację systemów technicznych teatru (najnowocześniejsza klimatyzacja, sygnalizacja pożaru i zainstalowano systemy zasilania, wewnętrzną komunikację mobilną, ochronę, monitoring wizyjny), dokonano całkowitej renowacji elewacji i wnętrza (do dekoracji teatru zużyto około 7,5 kg złotego płatka), zainstalowano nową kurtynę. Odbudowano i zagospodarowano także plac teatralny, odnowiono tereny zielone. Po renowacji teatr został otwarty 22 września 2007 roku.

Koszt odbudowy według szacunków Gabinetu Ministrów Ukrainy wyniósł 197 mln hrywien (w cenach z 2004 r., łącznie z pracami budowlano-montażowymi - 12 mln hrywien). Kosztorys zawiera również dane techniczne teatru po przebudowie: liczba miejsc 1636, powierzchnia działki pod budynkiem i terenem przyległym 2,96 ha, powierzchnia zabudowy 0,54 ha, kubatura całkowita wynosi 102757,7 m³, całkowita powierzchnia to 8123, 6 m².[11]
Fasada gmachu teatru wychodzi na skrzyżowanie ulic Lanzheronovskaya i Rishelyevskaya (Plac Teatralny), tylna strona teatru wychodzi na Ulicę Czajkowskiego (oficjalny adres: Ulica Czajkowskiego, 1). Jeśli stoisz twarzą do fasady, to po lewej stronie za budynkiem mieszkalnym znajduje się historyczny plac Palais Royal. Po prawej trawnik z muzyczną fontanną i budynkiem Muzeum Marynarki Wojennej Ukrainy.