Per ovviare alla mancanza di una struttura teatrale aperta al pubblico nella città di Perugia si costituì nel 1717 una Società privata composta da sessanta nobili cittadini perugini che prese il nome di "Accademia del Casino" "…secondo l'esempio dei fiorentini che chiamano così il luogo di convegno delle nobili persone". A seguito di una serie di sopralluoghi, capeggiati perlopiù da due attivissimi promotori cioè il conte Costantino di Curzio Ranieri e il conte Alessandro di Pietro Baglioni, fu identificato come sito più idoneo quello noto come "Locanda degli Ebrei", di proprietà di Silvio Vermiglioli, in piazza de' Corsi (oggi piazza della Repubblica). Su disegno e sotto la direzione dei due promotori i lavori ebbero inizio l'anno seguente e furono portati a termine nel 1723. Il teatro era completamente costruito in legno, di forma quadrilunga con 67 palchetti divisi in quattro ordini.

A causa di alcuni difetti di visuale legati alla struttura si deliberò, nel 1765, la demolizione e si approvò il disegno proposto dall'architetto Piero Carattoli. La nuova struttura era a forma di ferro di cavallo, sul modello del Teatro Argentina di Roma, con le corsie e le mura esterne dei palchetti in solida muratura. Sotto il primo dei quattro ordini, in cui erano distribuiti gli 82 palchetti, girava intorno alla platea un piccolo portico, col parapetto formato da una ringhiera e senza divisione, se si fa eccezione per le colonnette destinate a sostenere gli ordini superiori. Le decorazioni pittoriche erano di Spiridione Mariotti che scelse di rappresentare, nei cammei che si alternavano ai bassorilievi dei parapetti dei palchi, antichi o celebri autori teatrali. Il bolognese Raimondo Compagnoni realizzò alcune scene e Francesco Appiani dipinse sul sipario "Turrena in atto di ammirare il trionfo della dea Giunone", divinità alla quale nell'antichità veniva consacrato come animale simbolo il pavone, che da allora dette il nome al teatro.

La scelta di ricordare il culto di tale dea era probabilmente legata al fatto che nell'antica Perugia, in prossimità del luogo dove ora sorge il teatro, era collocato un tempio a lei dedicato.

Nel 1816 fu diviso in palchetti anche il portico che andò così a costituire un nuovo ordine che, a partire dal 1821, prese il nome di ordine I. Poiché la scala di accesso alla platea risultava troppo angusta e scomoda si decise, nel 1820, di ampliarla acquistando un fondo del Palazzo Graziani posto a sinistra del teatro. La scala era già terminata per la fine del 1821, in occasione dell'inaugurazione della stagione carnevalesca. Nel 1831, poi, fu reputato conveniente ricostruire il piano della platea in modo da potersi sollevare al livello del palcoscenico per poter utilizzare la struttura anche per i veglioni organizzati dal Teatro del Pavone. Sempre in quell'anno fu acquistata anche una casetta di proprietà del marchese Alessandro Bichi di Siena per realizzarvi un conveniente arsenale. Altri importanti lavori di consolidamento furono effettuati nel 1857 e in quell'occasione la decorazione pittorica fu affidata a Nicola Benvenuti, mentre gli stucchi venivano curati dal fratello, Federico Benvenuti, e le dorature da Giovanni Rocchi. Gaetano Marocchi, ottonaro, realizzò su disegno del Benvenuti la lumiera in cristallo. Infine l'antico motto posto sulla porta d'ingresso alla platea fu sostituito con quello suggerito dal barone Nicola Danzetta e dal conte Reginaldo Ansidei "Populi sensus in theatro maxime perspectus".

Il teatro vide nel tempo calcare le proprie scene alcuni dei più grandi cantanti e attori della storia dello spettacolo italiano tra i quali Eleonora Duse, Ermete Novelli, Ermete Zacconi, le sorelle Gramatica, Paola Borboni e tanti altri. Numerose furono anche le manifestazioni tra le quali citeremo solo il grande veglione tenutosi il 7 ottobre 1860 per sollennizzare l'annessione di Perugia al Regno d'Italia. Attualmente la struttura è gestita dall'Accademia del Teatro del Pavone, della quale fanno parte i discendenti di coloro che fondarono il teatro. L'operato degli Accademici a favore del teatro è gratuito ed ogni risorsa finanziaria derivante dalla gestione viene impiegata per la manutenzione ed il consolidamento della struttura.