Projetado em 1958 pelo arquiteto Henrique Mindlin, o teatro, localizado no bairro de Copacabana, foi inaugurado em 14 de outubro de 1971 pela atriz que lhe dá o nome, com um show de Gal Costa, em uma temporada de apresentações que seriam registradas no disco ao vivo Fa-Tal – Gal a Todo Vapor. Em seu palco, vários sucessos dadramaturgia brasileira e internacional foram apresentados, entre eles Um Bonde Chamado Desejo, de Tennessee Williams e os musicais Gota d’Água, de Chico Buarque de Hollanda e Paulo Pontes, e A Chorus Line, de Michael Bennett.

Entre os grandes nomes das artes dramáticas que lá se apresentaram, estão Paulo Gracindo, Bibi Ferreira, Marília Pera, Sérgio Brito e Juca de Oliveira, além de músicos e cantores como Caetano Veloso, Gilberto Gil, Novos Baianos e Luiz Gonzaga..

Usado como espaço para pregações religiosas da Igreja Universal do Reino de Deus entre 2001 e 2008. Em 2004, o teatro foi tombado pela prefeitura do Rio de Janeiro. Entre 2008 e 2011, o espaço foi usado pelos diretores e produtores teatrais Cláudio Botelho e Charles Möeller como local de ensaios e seleções de elenco dos musicais produzidos pela dupla no Rio de Janeiro.  Em 2011, foi arrendado pelo produtor cultural Frederico Reder, da Brainstorming Entretenimento. Depois de uma grande reforma, reabriu em 6 de abril de 2012, com o espetáculo Bibi, com Bibi Ferreira e orquestra, no qual a atriz-cantora fez um grande passeio pelos seus 70 anos de carreira, comemorando seus 90 anos de vida, interpretando canções de Amália Rodrigues, Edith Piaf e compositores brasileiros, além de contar histórias dos bastidores do teatro Brasileiro. Tendo a empresa de telecomunicações NET como patrocinadora oficial, passa a se chamar Theatro NET Rio.

Para ampliar o espaço, foram arrendados mais três imóveis (dois antiquários e um estúdio fotográfico), aumentando o teatro de 1.300 metros quadrados para 1.500, com duas salas de espetáculos. A maior, batizada de Sala Tereza Rachel, tem capacidade de 704 lugares, e a menor, Sala Paulo Pontes, conta com 100 lugares.