Es obra de Santiago Calatrava y forma parte del complejo arquitectónico de la Ciudad de las Artes y las Ciencias.
Fue inaugurado el 8 de octubre de 2005. La primera ópera se interpretó el 25 de octubre de 2006, eligiéndose para la ocasión Fidelio, de Beethoven. Desde sus comienzos hasta 2015, fue su intendente Helga Schmidt quien contrató a Lorin Maazel como director musical, quien a su vez tuvo la tarea de formar una nueva orquesta estable para el teatro, la Orquesta de la Comunitat Valenciana. Por su escenario han pasado voces de primera línea y también batutas de nivel como la de Zubin Mehta quien hasta el 2014 dirigió el Festival de Mediterrani, una mini temporada de ópera donde se fue representando, entre otras óperas, la tetralogía del El Oro del Rin de Wagner, la primera producción española de esta obra. También el tenor Plácido Domingo se involucró en el proyecto como director del Centro de perfeccionamiento que lleva su nombre y que se encarga de formar nuevas voces.
Desde 2015, su intendente es Davide Livermore con la dirección musical compartida entre Roberto Abbado y Fabio Biondi
Desde su inauguración, el edificio ha conocido varios problemas, como el desprendimiento, el 26 de diciembre de 2013, de parte del trencadís que recubre el edificio, y que obligó a continuación de retirar la totalidad del recubrimiento por el fallo de la adherencia observado. A finales de octubre de 2014 comienzan las obras para la reposición de la cubierta de trencadís del edificio.
El edificio consta de los siguientes elementos:
- Sala principal: tiene una capacidad para 1481 plazas distribuidas entre patio y cuatro niveles de palcos, concebido fundamentalmente para representaciones de ópera. Tristemente sufrió desde su inauguración varios episodios que limitaron su uso al 100% durante algunas representaciones. El primero fue la avería de la plataforma principal del escenario con la escenografía de la ópera Don Giovannien diciembre de 2006. Esto obligó a suspender la última representación de la ópera La Bohème, todas las de La Belle et la Bête,que fue programada en la temporada siguiente, además de tener que replantear la temporada inaugural al completo. En noviembre de 2007 sufrió un par de inundaciones que supusieron una nueva paralización de la plataforma escénica puesto que, pese a que la avería del año anterior estaba reparada, los casi 2 metros de agua que entraron en la caja escénica averiaron las máquinas y la electrónica del complejo sistema escénico, con el consiguiente desbarajuste en la programación de la segunda temporada operística, retraso del estreno de Carmen y suspensión de la ópera 1984. Ésta última fue representada en la temporada 2010-2011.
- Aula Magistral: tiene una capacidad para 400 personas. Sala destinada a conferencias o conciertos de cámara.
- Auditorio: con una capacidad para 1500 espectadores. Cedida oficialmente a la Fundación que gestiona el recinto en la temporada 2007–2008, se trata de un espectacular recinto para multitud de acontecimientos. Desde conciertos de música clásica hasta mítines políticos. Sufrió desde su inauguración graves problemas de aislamiento acústico que provocaban que el ruido exterior traspasase considerablemente la cubierta del edificio y sea audible durante las representaciones, problema que felizmente se ha solucionado con éxito.
- Teatro Martín y Soler: edificio adyacente al Palau, con una capacidad para 400 personas. Denominado «Martín y Soler», se destina a teatro, danza y música. Lamentablemente sufrió considerables daños en las inundaciones de 2007 lo que retrasó su inauguración. Por suerte no contaba con equipamiento escénico y el coste de su rehabilitación fue menor de lo que se pudiese esperar. Se inauguró oficialmente con "L'Arbore di Diana", ópera de Martín y Soler, con la valenciana Ofelia Sala en el papel de Diana. Además, contó en el reparto con las valencianas Sandra Ferrández, Silvia Vázquez y Cristina Faus.
