Durch den Wiener Frieden um 1815 wurde Mainz zur deutschen Bundesfestung. Die Bevölkerung stieg aufgrund österreichischer, preußischer und hessischer Truppen schlagartig an. 1829 wurde der Plan eines neuen Theaters wieder aufgenommen. Der Mainzer Bürgermeister Freiherr von Jungenfeld beauftrage den Darmstädter Baumeister Georg Moller (1784- 1852) einen Entwurf für ein neues Theater zu entwerfen[Anm. 2]. Der Stadtrat stellte erste Bedingungen auf, wie das Theater auszusehen habe. Das Gebäude sollte zum Beispiel drei Logen besitzen, Platz für 1500 Menschen besitzen und die Bühne „so hoch sein, daß der große Vorhang und die Dekorationen in die Höhe gezogen werden können, ohne gebrochen zu werden“[Anm. 3]. Es sollten Maskenbälle und andere Veranstaltungen stattfinden können und ein Restaurant eingerichtet werden. Georg Mollers Plan wurde am 29. Juni 1829 genehmigt. Letztendlich wurde das Bauunternehmen, wie auch der vorige Entwurf, teurer als geplant[Anm. 4]. Bereits im Oktober 1829 standen die Fundamente[Anm. 5]. Der halbrunde Bau stellte in Anlehnung an das Kolosseum den Zuschauerraum nach außen hin dar. Da das Theater kein ausreichend großes Foyer besaß um die Zuschauer in den Spielpausen zu beherbergen, wurde um 1910 ein Vorraum um das Theater gebaut. Im Vergleich zum kurfürstlichen Theater in der Reithalle wurden der Bühnenraum mit einer Breite von 22 Metern und einer Tiefe von 25 Metern sichtlich vergrößert[Anm. 6]. Da die alten Kulissen nun nicht mehr verwendet werden konnten, wurde der Maschinenbaumeister des Darmstädter Hoftheaters, Johannes Dorn, beauftragt die Kulissenarbeiten zu leiten. Rund 150 Kulissenelemente, die in verschiedensten Konstellationen zusammengestellt werden konnten, wurden gebaut. Für die Kulissenarbeiten wurde zunächst nur die aus Karlsruhe stammende und am Wiesbadener Theater arbeitende Künstlerfamilie Orth (Jakob Orth -1780-1861 und seine zwei Söhne Friedrich Orth 1801-39 und Benjamin Heinrich Orth 1803-1875) beauftragt. In diesem Zusammenhang kam es in Mainz zu einigen Streitigkeiten.

Im Zweiten Weltkrieg wurde das Theater zu Teilen zerstört und war nicht bespielbar. Nach den Bombenangriffen um 1942 fanden die Aufführungen in der Stadthalle statt, bis diese 1945 ebenfalls zerstört wurde[Anm. 13]. Durch die französische Besatzung, die sich für Kultureinrichtungen einetzten, wurde das Theater zwischen 1949 und 1951 wieder aufgebaut. Die Wiedereröffnung fand am 24. November 1951 statt. Gefeiert wurde diese mit dem Ballett der Pariser Oper durch Serge Lifar. 1989 schloss das Land Rheinland- Pfalz und die Stadt Mainz einen Vertrag zur Gründung der Staatstheater GmbH ab und das Stadttheater Mainz erhielt seinen heutigen Namen. 1997 eröffnet das Kleine Haus, das über ca. 500 Sitzplätze verfügt. Im Vergleich dazu umfasst das Große Haus an die 1000 Plätze. Das kleine Haus und das Große Haus verbinden nicht nur zwei gläserne Brücken, sondern ist auch unterirdisch miteinander verbunden. Zwischen 1998 und 2001 wurde das Große Haus vollständig renoviert. Auf dem Dach des Großen Hauses wurde eine Glaskuppel errichtet, in der sich bis 2009 zunächst ein Restaurant und nun die dritte Spielstätte, das Deck 3 befindet. Heute ist das Staatstheater ein Mehrspartenhaus. Dies bedeutet, dass Schauspiel, Ballett, modernes Tanztheater und Musiktheater unter einem Dach vereint sind. Das Theater ist in drei Spielstätten unterteilt: Das Große Haus, das Kleine Haus und die Werkraumbühne Deck 3.