Nel 1891 l’archeologo Giuseppe Sordini individua in un disegno eseguito nel Cinquecento da Baldassarre Peruzzi i resti della struttura antica del teatro: fino a questo momento i reperti, che potevano essere osservati dagli scantinati dell’adiacente palazzo Ancaiani e dal livello dei fabbricati del monastero, erano ricondotti ad un ipotetico edificio termale.
Edificato a partire dal I sec. a.C. su un terrazzamento artificiale, ad oggi conserva una cavea di settanta metri di diametro, in parte poggiata su un ambulacro a pianta semicircolare, coperto da volta a botte; la pavimentazione dell’orchestra, risalente al IV sec. d.C., si compone di lastre di marmo policromo. Già nella prima età imperiale nella cavea si aprì una profonda spaccatura dall’ambulacro fino all’orchestra e il settore Ovest si abbassò di circa un metro (il restauro moderno in fase di scavo ha riportato le gradinate alla quota originaria). A partire dal VI sec. d.C. l’edificio si è progressivamente interrato e sulla scena venne edificata la chiesa di S. Agata.
Negli anni Trenta del Novecento, un movimento franoso permise lo scoprimento dei resti antichi e pose la necessità di un intervento capace di conciliare la tutela e la salvaguardia degli stessi con la funzione carceraria dell’edificio.
Con la dismissione a carcere, avvenuta negli anni Cinquanta del Novecento, fu possibile avviare un progetto di recupero e restauro del monumento antico.

La decorazione scultorea del teatro
All’interno del percorso espositivo del piano terra, particolare attenzione è dedicata alla decorazione scultorea del teatro, dove, per bellezza e rarità, si distingue la statua della ninfa Aura: recenti studi hanno permesso di riconoscerla come un originale marmoreo della scultura greca insulare della fine del V sec. a.C., depredata in Grecia durante le conquiste romane in Oriente e rilavorata, al fine di adattarne le fattezze alla figura di Venere, considerata la genitrice della dinastia giulio-claudia.
Non sono ancora chiare sia la sua precisa collocazione all’interno delle strutture del monumento sia la sua relazione con gli altri elementi decorativi (tra cui un ritratto di Ottaviano, un puteale con soggetti dionisiaci, alcuni frammenti del podio della scena): probabilmente, per la sommaria lavorazione del lato posteriore, doveva essere posta entro una nicchia.