Здание театра возведено по указу императора Николая I архитектором Александром Павловичем Брюлловым в 1831-1833 годах. Во внешнем образе здания театра никак не выявлено его специфическое назначение. Связано это с тем, что Брюллов должен был создать фасады здания по эскизам Карла Росси. Это позволило обеспечить архитектурно-художественное единство ансамбля площади Искусств. Своим названием театр обязан младшему сыну Павла I – великому князю Михаилу Павловичу, брату императора Николая I.
В возведении театра под руководством А.П. Брюллова (1798-1877) также принимал участие архитектор Алексей Максимович Горностаев (1808-1862).
Михайловский театр открылся 8 ноября 1833 года балетом «Амур в деревне» балетмейстера Алексиса Бланша и водевилем Петра Каратыгина «Знакомые незнакомцы» в исполнении труппы Александринского театра.
Михайловский театр вошёл в число привилегированных императорских театров как третья сцена Петербурга после Александринского и Большого Каменного петербургского театра (ставшего впоследствии Мариинским). Театр управлялся общей дирекцией императорских театров, не имел собственной труппы и использовался как дополнительная сцена. В помещении театра выступала труппа Александринского театра, гастролировали французские и немецкие артисты.
В 1859-1860 годах здание театра было перестроено под руководством архитектора Альберта Катериновича Кавоса (1800-1863). Была расширена сцена и на один ярус увеличен зрительный зал, что позволило добавить ещё 200 зрительских мест. Появился живописный плафон итальянского художника Джованни Бузатто «Победа просвещения и наук над темными силами невежества». Интерьеры дополнились богатой лепниной и фигурами кариатид, украшающими и сегодня портал над передней частью сцены.
На сцене Михайловского театра в основном проходили опереты, оперные спектакли устраивались редко и в основном силами Императорской русской оперы (Мариинского театра). Среди выступавших в разные годы на сцене Михайловского театра можно отметить Иоганна Штрауса, Адольфа Дюпюи, Люсьена Гитри, Матильду Кшесинскую, Федора Шаляпина, Сару Бернар. Посетителями представлений в театре были А.С. Пушкин, В.А. Жуковский, Л.Н. Толстой, П.И. Чайковский.
После Февральской революции, с 1918 года, начался новый этап истории театра, он был преобразован во второй государственный оперный театр Петрограда и в дальнейшем несколько раз менял наименование. В 1920 году театру было присвоено звание академического (как и другим бывшим «императорским» театрам). В 1921 году театр переименовали в Малый академический театр.
Малый академический театр стал некой «лабораторией по созданию советской оперы». До войны на его сцене, в разные годы, были поставлены мировые премьеры вписавшие имя театра в историю оперного искусства: «Нос» и «Леди Макбет Мценского уезда» Дмитрия Шостаковича, а также новаторская «Пиковая дама» Всеволода Мейерхольда. 12 июня 1946 года на сцене театра впервые в мире была поставлена «Война и мир» Сергея Прокофьева. На протяжении 20 века в театре работало множество деятелей культуры, ставших известными не только в России, но и во всём мире.
В 1989 году театру присвоили имя выдающегося русского композитора М.П. Мусоргского (1839-1881). В 2001 году возвращено историческое наименование – Михайловский театр.