Teatrul de vară, construit după model roman, a fost ridicat de arhitectul Leonida Negrescu, colaborator la proiectul Ateneului Român, și de inginerul Elie Radu, fiind închinat latinității poporului român. La lucrări a contribuit și inginerul George Constantinescu. Teatrul a fost construit împreună cu un complex de clădiri pentru „Expoziția generală română”, din 1906, dedicată împlinirii a 40 de ani de la urcarea pe tron a regelui Carol I al României. La inaugurarea Arenelor Romane, festivitățile oficiale s-au încheiat cu spectacolul “Povestea Neamului”, de Vasile Leonescu și T. Duțescu-Duțu, care prezenta întreaga istorie a neamului românesc, de la intrarea lui Traian în Dacia, până la Războiul de Independență.
În 1966 au fost inițiate lucrări de “modernizare” care au durat doi ani. Cu această ocazie, a fost închis amfiteatrul, iar scena a fost înălțată și acoperită. Peste gazon s-a turnat beton, iar în spatele scenei s-au construit birouri pentru personalul administrativ. Partea nouă a porticului a fost închisă cu geamuri mari. Fosta lojă regală a fost mărită de la patru la șase încăperi, putând astfel adăposti 50 de scaune față de cele 10 din 1906. Cu ocazia modernizării a fost înlăturat orice însemn sau ornament care aducea aminte de perioada monarhică. Acoperișul lojei a fost refăcut, iar sub terasă a fost amenajată o cameră de proiecții pentru film.
În vara anului 1981 au fost finalizate noi lucrări de renovare în Parcul Carol și Arenele Romane, după planurile Institutului Proiect București. După renovare, Arenele aveau o capacitate de 3.500 de locuri. După terminarea renovării, Arenele Romane au fost vizitate de Nicolae Ceaușescu și Elena Ceaușescu, însoțiți de Gheorghe Pană, primarul Capitalei.
În prezent, Arenele Romane au o capacitate de 5.500 locuri în aer liber.