Παρότι εν μέρει ερευνημένο και με το μεγαλύτερο τμήμα του θαμμένο ακόμη κάτω από τις επιχώσεις και τις ξερολιθιές, το μαρμάρινο θέατρο της Μήλου, από τα καλύτερα σωζόμενα αρχαία θεατρικά οικοδομήματα στις Κυκλάδες, κτισμένο σε σημείο εξαιρετικής ακουστικής και θέση στρατηγικής σημασίας, “σκαρφαλωμένο” σε ένα από τα ομορφότερα μέρη του νησιού απ' όπου η θέα είναι μαγευτική, παραδίδεται ανακαινισμένο απόψε, στις 7 το απόγευμα, παρόντων της γεν. γραμ. ΥΠΠΟΑ Μαρίας Βλαζάκη, του περιφερειάρχη Ν. Αιγαίου Γιώργου Χατζημάρκου, του εφόρου Αρχαιοτήτων Κυκλάδων, αρχαιολόγου Δημήτρη Αθανασούλη, παραγόντων και κατοίκων του νησιού.
Το θέατρο ανακαλύφθηκε όταν το 1735 ένας περαστικός ταξιδιώτης, ο ιησουίτης μοναχός Nicolas Sarrabat, αναγνώρισε τα σημάδια του κοίλου, άνοιξε «τρύπες» στην περιφέρειά του και εντόπισε τρεις σειρές μαρμάρινων καθισμάτων.
Τις πρώτες ανασκαφικές έρευνες έκανε το 1816 και 1817 ο Γερμανός αρχιτέκτονας Carl Haller von Hallerstein, που στη συνέχεια αγόρασε το θέατρο για λογαριασμό του διαδόχου και μετέπειτα βασιλιά της Βαυαρίας Λουδοβίκου Α', ο οποίος επισκέφθηκε τη Μήλο το 1836, έκανε νέα ανασκαφή και στη συνέχεια δώρισε το μνημείο στον γιο του, βασιλιά της Ελλάδας, Όθωνα.
Κατά τη διάρκεια ανασκαφικών εργασιών (1990-1995) από την Εφορεία Αρχαιοτήτων Κυκλάδων, τεκμηριώθηκε η συνέχεια του κοίλου, αποκαλύφθηκε η ορχήστρα - αρένα, τμήματα του σκηνικού οικοδομήματος, καθώς και η πλευρική είσοδος στο δυτικό ανάλημμα.
Στη σύγχρονη ζωή της Μήλου το θέατρο αρχίζει να παίζει ενεργό ρόλο από το 1930 έως και το 2000, ωστόσο οι σημαντικές φθορές που προκλήθηκαν επέβαλαν τη διακοπή της παραχώρησής του.
Για την προστασία του μνημείου εκπονήθηκε το 2009 μελέτη αποκατάστασής του με χρηματοδότηση του Γ' ΚΠΣ, στη συνέχεια το έργο «Ανάδειξη αρχαίου θεάτρου Μήλου» εντάχθηκε στο ΕΣΠΑ και υλοποιήθηκε από την Εφορεία Αρχαιοτήτων Κυκλάδων, με επίβλεψη των αναστηλωτικών εργασιών από τη Διεύθυνση Αναστήλωσης Αρχαίων Μνημείων(2010-2015).
