Le origini del teatro greco si possono far risalire all’epoca della civiltà minoica. A Creta esisteva una gradinata rettilinea o un semplice prato erboso per gli spettatori, in un’area aperta, ma non delimitata, adibita allo spettacolo. A Lemno è attestata la prima struttura pre-teatrale conosciuta, quella di Poltochini, antica di circa tremila anni, che ha una costruzione rettangolare allungata. E tale doveva essere la struttura schematica ad Atene e Siracusa prima della costruzione dei teatri stabili in pietra, con una struttura quadrangolare, davanti la quale potevano essere collocate delle panche in legno per ospitare gli spettatori. 

Il teatro di Atene, fu costruito nel temenos di Dioniso Eleutheros, sul fianco sud-est dell’acropoli. In quest’area sacra, di cui si possono approssimativamente segnare i limiti, vi erano anche due templi dedicati a Dioniso (Pausania 1, 20, 3).

Il teatro presenta varie fasi costruttive. La più antica è di VI sec. a.C., ed a questo periodo sembrano risalire pochi elementi strutturali, oltre ad un muro di contenimento. Nel 1886 (scavi di Dörpfeld), venne ritrovato un blocco poligonale di pietra calcarea proveniente dall’acropoli, sul quale era tracciato chiaramente un arco di cerchio. Inoltre si attestò la presenza, nella roccia viva, di un taglio a forma di arco di cerchio. Facendo passare una circonferenza per questi due archi, si ricostruì una antica orchestra, di circa ventiquattro metri di diametro, costruita prima delle guerra contro i Medi. Questa primordiale orchestra era situata obliquamente davanti al tempio di Dioniso, a una quindicina di metri dall’attuale spazio per le evoluzioni del coro. Intorno a quest’ultima, il koilon, con delle semplici assi in legno destinate ai posti a sedere per gli spettatori, e tali si manterranno anche nel V sec. a.C., almeno fino all’epoca di Sofocle e  Aristofane, quando, a causa di un crollo (come attesta la Suda - Adler α 357,  π 2230) si dovette provvedere alla costruzione di un theatron permanente con una gradinata in pietra (la parola theatron venne coniata per la prima volta dagli Ateniesi per indicare un teatro nel santuario di Dioniso Eleutereo). 

A metà del V sec. il teatro aveva ancora una struttura mista di legno e pietra, che doveva apparire piuttosto precaria, la scena era in legno, come anche i sedili (ikria) e l’orchestra in terra battuta con al centro un piccolo altare circolare, detto thimele (Aristofane, Thesm. 395; Schol. ad. loc.; Libanio e Demostene 1,8).

Nel 330 a. C., durante l’amministrazione finanziaria di Atene ad opera di Licurgo, il teatro venne ricostruito in pietra.

Il koilon venne strutturato come un grande ferro di cavallo, prolungato alle estremità da due strutture rettilinee. Ad ovest ed a nord la curvatura si riduceva notevolmente, a causa della roccia dell’acropoli retrostante. Tutta la struttura era sostenuta e, nello stesso tempo rinforzata, da robusti muri di contenimento.

Nella parte superiore del koilon correva un diazoma piuttosto largo, sulla traccia dell’antico camminamento verso l’Asclepeion. E un tale corridoio è da ipotizzare anche per la parte inferiore. All’interno del koilon, erano i gradini in pietra calcarea, disposti in andamento discendente sul pendio, suddivisi in tredici cunei (kerkides). A nord-est era il cosiddetto monumento di Trasillo, luogo in cui erano esposti gli ex-voto e le iscrizioni di vittoria proprio sulla roccia viva (detta katatomé).

La fila di posti più vicina all’orchestra era occupata da sessantasette troni in marmo pentelico. Erano i posti di proedria, privilegio riservato a sacerdoti, efebi, generali. Al centro di essi era collocato il trono del sacerdote di Dioniso Eleutereo, riconoscibile tra gli altri per le magnifiche sculture. 
L’orchestra era un semicerchio di circa venti metri di diametro; la sua circonferenza in quest’epoca, idealmente completata verso sud, verrà chiusa in epoca ellenistica dal proskenion in pietra. Intorno all’orchestra correva un canale concentrico, in pietra calcarea l’euripos, che doveva servire al deflusso dell’acqua piovana che scendeva dalla cavea. Polacco (1990) ha dimostrato che in origine questo canale era di forma esagonale, e divenne poi circolare (come anche tutto il teatro) durante la ristrutturazione Periclea, per migliorare l’acustica. Questo canale era scoperto, tranne che nei prolungamenti degli scalini; qui la comunicazione tra il koilon e l’orchestra avveniva attraverso delle placche in poros che formavano delle passerelle. L’orchestra del tempo di Licurgo non reca traccia di alcuna pavimentazione. La roccia naturale era semplicemente ricoperta di una sabbia argillosa e circondata da una bordura in pietra calcarea (ed è così anche ad Epidauro, a Megalopoli, a Eretria).

La scena di Licurgo si componeva essenzialmente di una lunga sala rettangolare, profonda circa sei metri e lunga una trentina, che ha alle sue due estremità due ali chiamate paraskenia (Dem. 520; I.G. II (2) 203 A 88) , larghe sette metri e sporgenti cinque. Probabilmente si intendeva riprodurre la facciata di una reggia di modello orientale. La maggior parte delle tragedie rappresentate si svolgono in contesti monarchici, le storie assumono così valenza paradigmatica. Inoltre le monarchie orientali erano le più ricche e potenti in cui il sovrano dettava legge, e rappresentavano la situazione politica del passato di Atene. L’unità di queste costruzioni, e dunque la loro datazione, è accertata in base al materiale usato per la costruzione, lo stesso di quello del koilon: blocchi di conglomerato per le sostruzioni, marmo bianco pentelico per le parti in elevato.

All’interno della grande sala, una fila di colonne sostenevano il pavimento superiore. I due paraskenia erano ornati ciascuno, nella parte interna, da nove colonne doriche. Tra i paraskenia e il muro anteriore della scena si estendeva un grande spazio libero, chiuso su tre lati e aperto davanti la scena. In questo spazio, in epoca ellenistica, si eleverà il proskenion in pietra, ma Dörpfeld ipotizza in quest’epoca l’esistenza di un proscenio in legno.

Tra i paraskenia e la cavea si aprivano le parodoi, le due entrate principali per gli attori in teatro e forse anche degli spettatori. Le parodoi sono parallele rispetto alla struttura della scena nel teatro di Atene e in quello di Siracusa.

All’estremità ovest del muro anteriore della skenè, una porta metteva in comunicazione questa con la parodos. Inoltre della scena di Licurgo faceva parte un portico addossato al suo lato posteriore. Questo era una sorta di decorazione architettonica e, nello stesso tempo, un riparo per gli spettatori in caso di pioggia, un luogo dove si poteva passeggiare comodamente, oppure un magazzino in cui venivano conservati strumenti scenici. Si tratta, tuttavia, soltanto di supposizioni in quanto non siamo in possesso di fonti (neanche epigrafiche) che spieghino la funzione specifica di questa struttura. Questo portico era un rettangolo lungo e stretto, chiuso su tre lati da mura e decorato con colonne sulla facciata.

La struttura del teatro così costruita rimase quasi invariata nel corso dei secoli successivi, subendo pochi interventi in epoca romana. L’orchestra ha subito profonde alterazioni al tempo di Nerone, verso il 60 a. C., quando venne ricoperta da una pavimentazione in marmo, con una grande losanga centrale. Inoltre venne costruita una barriera in marmo alta quasi un metro, che doveva servire per combattimenti gladiatori e altri giochi simili. Un’altra alterazione subì la skenè durante il II o il I sec. a. C., con la costruzione di un proskenion permanente in pietra e di un logheion sempre in pietra. Nella cavea l’intervento di Nerone si limitò ad aggiungere seggi di proedria, che vennero inoltre spostati più in alto.