Постійна оперна трупа була організована в Києві тільки в 1867 році і стала разом з театрами Москви і Петербургу однієї з кращих в Російській імперії.
Поштовхом до створення театру, що постійно діє, стали успішні гастролі італійських оперних труп в 1865-1866 р. р. в Києві. Трупа працювала в приміщенні Міського театру, побудованого в 1856 році за проектом архітектора І. Штрома.
Перший сезон був відкритий оперою Верстовського «Аськольдова могила». Незабаром в театрі були поставлені опери «Іван Сусанін» і «Руслан і Людмила» М. Глінки. На прем’єри опер «Опричник» (1874 р.), «Євгеній Онегин» (1889 р.) і «Пікова Пані» (1890 р.) - приїжджав П. І. Чайковський.
У 1893 році в театр приїжджав С. В. Рахманинов на прем’єру опери «Алеко», а в 1895 році - Рімській-корсаков на прем’єру «Снігуроньки»
У лютому 1896 року після уранішнього показу «Євгенія Онегина» трапилася пожежа, що повністю знищила будівлю Міського театру, після чого був оголошений конкурс на проект нової будівлі. Цей конкурс виграв проект російського архітектора Віктора Шретера. Споруда нової будівлі на місці старого театру почалася в 1898 р.
Зал оперного театру включав партер, амфітеатр, бельетаж і чотири яруси, які вміщають близько 1650 глядачів (у партері 384 місця), загальна кубатура театру - майже 100000 куб. м., площа приміщень - 40210 кв.м.
Над головним входом театру був встановлений офіційний герб Києва із зображенням архангела Михайла - покровителя міста, проте за наполяганням Київського митрополита Феогноста, який вважав театр гріховним закладом, герб замінили алегоричною композицією: геральдичні грифони тримають в лапах ліру як символ музичного мистецтва. Фасад будівлі прикрашали бюсти композиторів М. Глинки і А.
Серова, Шевченка даровані Києву артистами петербурзького Маріїнського театру.
Окрім опер російських композиторів, в театрі також були поставлені опери Дж. Пуччині, Р. Вагнера, Же. Массне, а також опери Н. Лысенко «Травнева ніч» (1903 р.) і «Ноктюрн» (1914 р.).
З приходом радянської влади в 1919 році театр був націоналізований і названий «Державний оперний театр ім. До. Лібкнехта», з 1926 р. - Київська державна академічна українська опера (постановки йшли українською мовою), а в 1934 році, з доданням Києву статусу столиці - Академічний театр опери і балету УРСР. У 1939 році театру було привласнено ім’я Тараса Шевченка.
У 1930-і роки обговорювався проект соціалістичної перебудови приміщення київського оперного, йому хотіли додати архітектурні особливості нового «пролетарського стилю». Проте перебудова торкнулася лише зняття бюстів російських композиторів і зведення прибудови до тильної сторони споруди двоповерхового приміщення репетиційних залів.
В ті роки в репертуарі театру з’явилися опери «Золотий обруч» і «Щорс» Би. Лятошинського, «Борис Годунов» М. Мусоргского та інші.
У роки Великої Вітчизняної війни театр був евакуйований до Уфи, потім до Іркутська, а в 1944 році повернувся до Києва.
У післявоєнні роки репертуар театру поповнився творами радянських композиторів, серед видатних досягнень слід виділити постановку «Катерини Ізмайлової» Д. Шостаковича, нагороджену Державною премією ім. Т. Шевченко (1975 р.).
У різні роки в театрі працювали знамениті артисти - диригенти Натан Рахлін і Степан Турчак, вокалісти Борис Гмиря, Зоя Гайдай, Марія Літвіненко-вольгемут, Оксана Петрусенко, Лариса Руденко, виступав в театрі і Федір Шаляпін.
У 1983-1988 р. р. була здійснена капітальна реконструкція театрального приміщення. Реставратори внесли значні зміни до закулісної частини театрального приміщення, що дозволило збільшити кількість репетиційних залів, гримувальних, був обладнаний спеціальний хоровий клас. Також був збільшений розмір сцени до 20 метрів углиб і 27 метрів у висоту. Загальна площа сцени тепер стала 824 кв.м.
Також під час реставрації замість старовинного органу встановили новий, побудований на замовлення театру чеською фірмою «Рігер-клос». Була переобладнана і оркестрова яма, в якій зараз одночасно може поміститися 100 музикантів. Після реставрації площа театральних приміщень збільшилася на 20000 кв.м. Стали удвічі більше гримерних кімнат, з’явилося декілька нових репетиційних залів.
.