Geplant wurde das Opernhaus von den Wiener Architekten August von Sicardsburg, der den Grundplan entwarf, und Eduard van der Nüll, der die Innendekoration gestaltete. Aber auch andere bedeutende Künstler wirkten mit. Etwa Moritz von Schwind, der die Fresken im Foyer und den berühmten "Zauberflöten"-Freskenzyklus in der Loggia malte. Die beiden Architekten erlebten die Eröffnung "ihres" Opernhauses nicht mehr. Der sensible van der Nüll beging Selbstmord, sein Freund Sicardsburg erlag wenig später einem Schlaganfall.

Am 25. Mai 1869 wurde das Haus mit Mozarts DON JUAN in Anwesenheit von Kaiser Franz Joseph und Kaiserin Elisabeth feierlich eröffnet. Mit der künstlerischen Ausstrahlung unter den ersten Direktoren Franz von Dingelstedt, Johann Herbeck, Franz Jauner und Wilhelm Jahn wuchs jedoch auch die Popularität des Bauwerkes. Einen ersten Höhepunkt erlebte die Wiener Oper unter dem Direktor Gustav Mahler, der das veraltete Aufführungssystem von Grund auf erneuerte, Präzision und Ensemblegeist stärkte und auch bedeutende bildende Künstler (darunter Alfred Roller) zur Formung der neuen Bühnenästhetik heranzog.

Heute gilt die Wiener Staatsoper als eines der wichtigsten Opernhäuser der Welt, vor allem als das Haus mit dem größten Repertoire. Direktor ist seit 1. September 2010 Dominique Meyer, Generalmusikdirektor Franz Welser-Möst.