Здание театра имеет весьма своеобразный проект, который его авторы во главе с Сергеем Миргородским, главным архитектором Украинской ССР, проектировали не для Харькова, а для Киева (но Киев от него отказался). Здание строилось чрезвычайно долго: 21 год (1970—1991) по проекту коллектива архитекторов института КиевЗНИИЭП Театр имеет два зрительных зала: большой на 1500 и малый на 400 мест (раньше там располагался кинотеатр «Кінопалац»). Вход в кассовый зал украшает декоративная композиция «Музыка Н. Лысенко» (скульптор С. Ястребов). Здание облицовано артикским туфом. Здание покоится на шести столбах размером 3 на 6 м и перекрывается металлическими балками пролётом по 100 м и массой 100 т. Здание театра стало двенадцатым (последним) символом Харькова