El proyecto inicial de la nueva Opera de París fue de Horeau, con trabajos de hierro forjados, cubiertas metálicas, tabiques, escaleras de fundición de hierro y calefacción por aire. Para el primer nivel se diseñó un espacio destinado para sala de conciertos y reuniones, llegando a obtener una superficie 8,000 m² y unas 12,000 plazas. Pero más tarde ese gran proyecto sería retrasado en beneficio del que realizó Charles Garnier entre 1862 y 1875.

Fue el ganador de un concurso convocado en 1860 en el que se presentaron 170 concursantes, entre ellos Viollet-le-Duc. Charles Garnier consiguió en este majestuoso edificio un estilo neobarroco utilizando elementos procedentes del Manierismo italiano, sin dejar atrás elementos franceses. Se trata de un edificio muy vistoso, monumental y opulentemente decorado, con frisos multicolores elaborados con mármol, columnas y lujosas estatuas. Tiene una extensión de 11000 m², una capacidad de 2200 espectadores y un escenario para 450 artistas.

En 1978 parte del Foyer de la Dance original se convirtió en un nuevo espacio para ensayos de la compañía del ballet, obra del arquitecto Jean-Loup Roubert. De 1994 a 2006 se ha realizado una restauración que ha consistido en la modernización de la tramoya y las instalaciones eléctricas y el fortalecimiento de la estructura.