テアトロ・オリンピコはヴィチェンツァの芸術的な驚異の一つです。ルネサンス期、劇場は後にそうなるような独立した建物ではなく、屋外空間や既存の建物を一時的に整えたものでした。ヴィチェンツァでは、これらの空間は宮殿の中庭やパラッツォ・デッラ・ラジョーネの大広間でした。

1580年、72歳の時、パッラーディオは自ら所属していた文化団体アッカデミア・オリンピカから恒久的な劇場の設計を依頼されました。設計は明らかにローマ劇場に触発されており、ウィトルウィウスの記述通りです：楕円形の段状観客席が列柱に囲まれ、フリーズの上には彫像が配されています。その前には長方形の舞台と、二層の建築秩序をもつ壮麗なプロセニウムがあり、三つのアーケードで開かれ、内部は半柱で区切られ、その中にはアエディキュールや彫像や浮彫パネルを備えたニッチがあります。

批評家は、この作品を「マニエリスム的」と呼びます。光と影の強烈な効果によって、さらに建築家の経験に基づくさまざまな光学的手法が加わり、前面の高さの段階的な縮小が突出した彫像で視覚的に補われ、張り出しやニッチを駆使して奥行き感を増しています。

パッラーディオの設計は彼の死の数か月前に行われ、完成を見ることはありませんでした。息子のシッラが工事を監督し、1583年に劇場を市に引き渡しました。1585年のカーニバルでの初演は記憶に残るものでした。題材はソフォクレスのギリシャ悲劇『オイディプス王』で、舞台装置はテーベの街の七つの通りを、プロセニウムの五つの開口部を通して巧みな遠近法で再現しています。この小さな奇跡の創造者はヴィンチェンツォ・スカモッツィです。その効果はあまりに印象的で、木製構造が劇場の恒久的な一部となりました。スカモッツィは付属スペースも作るよう依頼されました。「オデオ」、アッカデミアの会合が行われたホール、およびヴィチェンツァの画家フランチェスコ・マッフェイによる単色パネルで装飾された「アンティオデオ」です。

新劇場の名声はまずヴェネツィアに広まり、その後イタリア全土に広がり、人文主義の夢である古典芸術の復活が現実となるのを見たすべての人々の称賛を呼び起こしました。その後、順調なスタートにもかかわらず、反宗教改革下の検閲により劇場の活動は中断され、単なる上演の場となりました。1782年にはピウス6世が、1816年にはオーストリア皇帝フランツ1世と1838年にはその後継者フェルディナント1世がここを訪れました。
19世紀半ばには時折クラシック作品が上演されましたが、第二次世界大戦後、爆撃の脅威がなくなった後に再開され、世界に類を見ない劇場としての活動が続きました。