Здание Большого каменного театра находилось на месте, где в середине XVIII века располагалась Брумберговая площадь (ныне это Театральная площадь). Это место было названо по владельцу находящихся здесь пильных мельниц. В 1765 году по повелению Екатерины II здесь были построены карусели, качели, амфитеатр для представлений. Представления давали два раза в неделю. В них играли добровольцы из ремесленников, подъячих и лавочных сидельцев. Полиция следила за репертуаром и платила артистам по полтиннику за выступление.
9 июня 1773 года был издан указ о создании в Санкт-Петербурге "публичного русского комедиального зрелища... которое и производить на построенном для карусели месте, и для представления оных построить театр" [Цит. по: 2, с. 441, 442]. Проект театра выполнил архитектор Антонио Ринальди.
Строительство театрального здания началось в 1775 году. Руководил им действительный тайный советник М. А. Деденев, который 31 января 1777 года докладывал Екатерине II:
Возведение стен завершили в 1779 году. Тогда же с Ринальди приключилось несчастье. Он так упал со строительных лесов, что недомогал до самой смерти и не мог следить за исполнением своих проектов. В 1781 году его сменил генерал-инженер Ф. В. Бауер. Получившееся здание было заметно крупнее, выше, массивнее соседних построек. Его длина составила 85, ширина - 45, высота - 19 метров [2, с. 443]. В историю оно вошло как Большой каменный театр, считавшийся в конце XVIII образцом театрального здания.
Живописные декоративные работы в Большом каменном театре выполнил театральный архитектор и художник Л. Тишбейн. В 1783 году производилась наладка оборудования, отделка интерьеров, благоустройство прилегающей территории. Тогда же театр был открыт [3, с. 37].
Зрительный зал Большого театра имел форму эллипса и вмещал до 3 000 человек. В партере находились три ряда кресел и 12 рядов скамеек, а кроме того - бельэтаж и три яруса лож. В центре амфитеатра на уровне бельэтажа располагалась царская ложа.
В Большом театре представления давали три раза в неделю. Один день здесь выступала итальянская труппа, второй - французская, третий - русская. Каждое представление обязательно заканчивалось балетом. В августе 1785 года для выступлений в театре приехали по приглашению танцоры Шарль Лепик и Гертруда Росси. С ними в Петербург приехал сын Гертруды - Карло Росси, будущий знаменитый петербургский зодчий.
В 1802 году было принято решение придать театру более парадный, величественный облик. Эта работа была поручена архитектору Тома де Томону, проект и смета которого были приняты 12 апреля. Тогда же в помощники Тома де Томону был назначен "архитекторский помощник" В. И. Беретти. Производство каменных работ было поручено Д. И. Висконти.
Французский зодчий практически полностью перестроил здание. Оно было заново распланировано, все помещения получили новую отделку.
Для увеличения объёма театральное здание было надстроено на одну сажень (2,13 метра). В центре главного фасада был создан массивный выступающий вперёд восьмиколонный портик со свободно стоящими колоннами ионического ордера. Они держали треугольный фронтон со скульптурной композицией "Аполлон Кифаред в окружении муз". Автором этой композиции стал скульптор Жак Тибо.
Строгий античный портик Большого каменного театра был легко узнаваем не только жителями Санкт-Петербурга. По углам от входа находились статуи Дианы с ланью и Латоны. Над фронтоном была установлена мраморная фигура покровительницы артистов богини Минервы. Считалось, что своим ликом Минерва похожа на Екатерину II.
Сохранилось описание театра, составленное самим Тома де Томоном:
Утверждая проект, Александр I распорядился закончить работы уже к осени, что было исполнено. Перестройка театра была произведена в необычайно короткий срок - всего за восемь месяцев [3, с. 37]. В октябре Д. Б. Скотти завершал роспись интерьеров по рисункам Томе де Томона. Помещения оборудовались мебелью. Император распорядился "каменный театр, перестройкою и меблированием приведённый к окончанию, отдать по принадлежности в ведение театральной дирекции" [Цит. по: 3, с. 40].
Открытие обновлённого Большого каменного театра стало для Петербурга весьма значимым событием. Об этом писал один из современников:
Спешка при переделке здания сказалась на его качестве. Уже 2 декабря 1802 года управляющий Кабинетом Гурьев по докладу Тома де Томона просил 1 000 рублей для устройства защиты потолка от воды, так как "от стечения многочисленной публики и по сырости ещё стен, через отверстие, где поднимается люстра, проходят пары и скопляются под кровлею в виде густого тумана, потом, обращаясь в водяные капли, падают на потолок и, пробираясь сквозь штукатурку, могут сделать повреждение живописи в плафоне" [Цит. по: 3, с. 40, 41]. Требуемая Гурьевым сумма была отпущена спустя два дня. На эти деньги было осуществлено предложение Тома де Томона "сверх потолка сделать другой и потом покрыть полотном, напоеным смолою". [Цит. по: 3, с. 41]
Тома де Томон был назначен главным инспектором Большого театра, ответственным за текущий ремонт здания. В 1810 году по его указаниям намечались реставрация люстры, ремонт её системы крепления. Он же неоднократно обращался в дирекцию императорских театров с предложением переделать печи. Архитектор настаивал на найм двух печников, которые бы профессионально следили за их состоянием. Плохие печи послужили причиной пожара в театре, случившемся в ночь с 5 на 6 января 1810 года. Но пламя тогда удалось быстро погасить.
Так как перекладка печей потребовала бы закрытия театра на длительный срок, к этому так и не приступили. А в ночь на 1 января 1811 года Большой каменный театр сгорел уже окончательно. В тушении пожара и в ликвидации его последствия принимали участие около 1 000 человек. Свидетель происшествия Ф. Вигель писал:
Здание Большого каменного театра было восстановлено к концу января 1818 года архитекторами А. К. Модюи и И. И. Гальбергом при участии каменных дел мастеров Доменико и Антонио Адамини. Тома де Томона к тому времени уже не было в живых. Зодчие в целом сохранили созданный им облик театра.
Большой Каменный театр продолжал быть чрезвычайно популярным среди петербуржцев. Часто зрителями была императорская семья. Именно здесь прошли премьеры опер Глинки "Жизнь за царя" (1836) и "Руслан и Людмила" (1842). В 1847 году на сцене Большого театра впервые выступил Мариус Петипа. Сюда приезжал на гастроли Энрико Карузо.
В 1890 году театр снова сгорел. Император Александр III велел его реконструировать.
По инициативе Антона Григорьевича Рубинштейна, директора Санкт-Петербургской Консерватории, здание после реконструкции было решено передать именно этому первому в России высшему музыкальному учебному заведению. В 1891-1896 годах здание театра было полностью перестроено. Архитектор сохранил фундамент и стены старого сооружения, в остальном всё было сделано по новому.