El edificio tiene una planta rectangular de 70 metros x 27 metros de ancho, realizado principalmente en ladrillo y con tres alturas. Construido sobre la antigua casa de la Cofradia de los Ballesteros a expensas del Hospital General.

Inicialmente fué proyectado por el arquitecto italiano Felipe Fontana en 1774 para años mas tarde ser modificados los planos por Cristobal Sales y Salvador Escrich, arquitectos de la Real Academia de San Carlos. Por falta de fondos las obras no empezarón hasta 1806 bajo la dirección del arquitecto valenciano Juan Marzo, sufriendo una interrupción como consecuencia de la Guerra de la Independencia. Terminada la guerra las obras continuarón y el Teatro pudo ser inaugurado en julio de 1832.

La fachada actual fué realizada en estilo neoclásico en 1854 por José Zacarias Camaña y Burcet (Sagunto 1821-Valencia 1876) con planos de Sebastián Monleón.

En la fachada tres entradas formadas por arcos de medio punto, decorados cada uno con un tondo con un busto en el timpano. A ambos lados dos vanos rectangulares, dan servicio al público (uno de ellos la taquilla del teatro y el otro antiguamente era la cafeteria y hoy es Oficina de Turismo). En el primer piso un balcón con antepechos de piedra desde donde arrancan cuatro grandes columnas jonicas que sostienen el entablamento donde se puede leer TEATRO PRINCIPAL. Sobre la terraza una gran cornisa con antepechos también de piedra oculta el tejado del edificio. En el balcón principal entre las columnas tres grandes ventanas adinteladas, y otras tres mas pequeñas en el segundo piso. A ambos lados del conjunto otra ventana adintelada en la misma linea del primer piso y en el segundo una más pequeña semicircular.

Sobre el remate superior de la fachada encontramos los escudos en hierro de la Diputación, y del Hospital General y destacando sobre el conjunto un dragón alado.

Desde el vestibulo se accede al interior de la sala, donde encontramos dos escaleras de mármol, que llevan a los pisos superiores. El interior fué decorado al gusto rococó con pinturas al fresco realizadas por Vicente Camarón Torra (Madrid 1803-Madrid 1864). En 1947 el vestibulo sufriría una remodelación siendo redecorado con frescos de Stolz Viciano.

El teatro tiene una capacidad de 836 butacas. Su actual propietario es la Diputación de Valencia, pero está gestionado por la Conselleria de Cultura de la Generalitat Valenciana.