La construction du théâtre fut ordonnée par la reine Isabelle II, d'où son qualificatif de « royal ». Le Théâtre royal est inauguré le avec la représentation de La Favorite de Donizetti.
Les années fastes de l'opéra (marquées notamment par la visite en 1863 de Verdi venu y présenter son dernier opéraLa forza del destino), de son inauguration en 1850 jusqu'en 1925, prennent fin lorsque le théâtre doit fermer ses portes à cause de dégâts occasionnés au bâtiment par le percement du métro de Madrid.
Rouvert en 1966 comme lieu de concert et d'événements musicaux, il accueille dans ses murs le Concours Eurovision de la chanson 1969. Des travaux de rénovation entrepris au milieu des années 1990 lui ont permis de renouer avec sa vocation de salle d'opéra. Depuis 1997, le Théâtre royal a retrouvé son lustre d'antan et la réputation d'excellence qui était la sienne au XIXe siècle. L'orchestre dans la fosse est l'Orchestre symphonique de Madrid.
Après une proposition faite en 2008, la direction artistique a été confiée à Gerard Mortier qui entre en fonction à partir de 2010 pour cinq saisons.
Le Théâtre royal peut être visité tous les jours. Il est desservi par la station Opera située sur les lignes 2 et 5 du métro de Madrid.