Massima espressione dell'architettura teatrale e della tecnica scenica d'epoca greca giunta fino a noi, deriva dall'ampliamento che Ierone II fece eseguire nel sec. III a.C. di un precedente teatro. Se ne hanno notizie fin dagli inizi del sec. V a.C., quando vi si rappresentavano tragedie di Eschilo e commedie di Epicarmo, ma veniva utilizzato anche per le assemblee di popolo. Completamente scavato nella roccia, ha una
cavea di m 138 di diametro, capace di contenere ben 15mila spettatori, divisa in nove settori con 61 ordini di gradini (ne restano 46). Circa a metà altezza le gradinate sono interrotte da un largo ambulacro («diazoma»), sulla cui cornice di roccia sono incisi i nomi delle divinità e dei membri della famiglia di Ierone II ai quali erano intitolati i singoli cunei della cavea. Ai piedi delle gradinate è la platea semicircolare dell'
orchestra, trasformata in età romana; di fronte, la vasta spianata, fiancheggiata da due piloni di sasso vivo, ove sorgeva la
scena, di cui rimangono scarsissimi resti. L'edificio scenico, i muri limitanti la cavea, la parte superiore di questa e, in genere, le strutture costruite in blocchi di calcare furono smantellati da Carlo V a partire dal 1526 per ricavarne i materiali da costruzione per le fortificazioni intorno a Ortigia.
Una
terrazza rettangolare intagliata nella roccia domina la cavea del teatro: vi sorgevano due lunghi portici ad angolo retto, destinati ad accogliere gli spettatori in caso di piogge improvvise. Nella parete rocciosa alle spalle di questa, si notano una grotta-ninfeo dedicata alle Muse e nicchiette per le immagini votive legate al culto degli eroi («pínakes»). Sulla sinistra si apre la
via dei Sepolcri, tagliata in trincea nella roccia: lungo le pareti sono altri incavi votivi e ipogei funerari di età bizantina. Dalla terrazza sono visibili, a ovest, i resti di un
santuario di Apollo: il suo sacro recinto («temenos») dava nome al colle Temenite, alle cui pendici si appoggia il teatro.