Il Teatro Petrarca nacque nel 1828 grazie a una Società Anonima di cittadini aretini, poi nota come Accademia Teatrale Petrarca. Il progetto fu affidato all’ingegnere Vittorio Bellini, e i lavori iniziarono nel 1830. L’inaugurazione avvenne il 21 aprile 1833 con "Anna Bolena" di Donizetti e un ballo in cinque atti, "Alessandro da Palermo". Il successo di queste rappresentazioni, grazie anche alla bravura di Marianna Brighenti, Luigi Biondini e allo scenografo Gianni di Firenze, sancì l’importanza culturale del teatro per Arezzo.
La struttura originale, detta Teatro Regio e poi Regio Teatro Petrarca, aveva una pianta a ferro di cavallo, un grande palcoscenico e quattro ordini di palchi. Nel 1939 fu aggiunta una sala terrena per piccoli eventi, progettata dall’ingegnere Lorenzo Materassi, e un sipario dipinto da Angiolo Sarri che raffigurava il Petrarca ad Arezzo. Il busto marmoreo all’ingresso della platea, scolpito da Benedetto Mori, risale invece al 1835.
Tra il 1881 e il 1882, l’ingegnere Carlo Gatteschi ampliò il numero dei palchi, ristrutturò il palco regio, decorò le pareti e la bocca d’opera, e introdusse nuovi servizi igienici e altre migliorie. Nel 1892-93 l’ingegnere Alessandro Maraghini costruì l’edificio d’ingresso, trasformò il quarto ordine di palchi in loggione e aggiunse un mezzanino, un caffè interno, camerini, uscite di sicurezza, e modernizzò il palcoscenico e la platea.