Театры под открытым небом существовали и в дореволюционной Москве. В том же Нескучном саду, еще в 1830 году, с грандиозным успехом проходили представления «Воздушного театра». Здесь выступали великие мастера: М.С. Щепкин, П.С. Мочалов, замечательный водевильный актер В.И. Живокини, талантливый актер и драматург Д.Т. Ленский, певец, композитор, аранжировщик русских песен и романсов П.А. Булахов и др. Бывал в этом театре и А.С. Пушкин вместе со своей невестой Н.Н. Гончаровой.

Спустя столетие, в 1930-м, в Нескучном саду, у Пушкинской набережной, появляется новый объект - огромная открытая эстрада с площадкой на пять тысяч человек, предназначавшаяся для проведения массовых митингов, зрелищ, олимпиад профессионального и самодеятельного искусства. «Кузница культуры под открытым небом» - именно так называла новую площадку советская пресса.

В конце июня 1933 года МГК ВКП(б) принял решение о постройке большого открытого театра в Парке культуры и отдыха им. Горького. Основным требованием к проекту Зеленого театра было устройство открытой аудитории, рассчитанной на 20 000 мест, и достаточно большой эстрады.

Для постройки театра была выбрана площадь «Смычка», расположенная на живописном склоне перед бывшим Нескучным дворцом и имеющая благоприятный рельеф места. Аудитория, то есть места для зрителей (покрытый асфальтом, склон горы, обращенный к Москве-реке), в плане представляла собой почти правильный сектор, усеченный в центре и разделенный на 15 поясов-секций, передние семь — для сидения, задние восемь — для стояния.

Эстрада, замыкавшая сектор амфитеатра, представляла деревянное сооружение, состоящее из большого театрального помоста, окаймленного крытой галереей, ограниченное с обеих сторон башнями-пилонами. Над галереей, в центре, размещалась большая раковина для музыкантов. Между помостом и галереей — места для президиума в виде амфитеатра.

Во внутренней части эстрады и в башнях располагались помещения для обслуживающего персонала, артистические комнаты и пр.

Здание Зеленого театра было построено по проекту архитектора Л. З. Чериковера всего за 30 дней, и уже 6 июля 1933 года театр был принят в эксплуатацию.

Здесь необходимо отметить, что здание театра расположилось на месте упоминаемой выше «огромной эстрады 1930 года», предназначавшейся для различных массовых действ, т.е. несколько ближе к реке, нежели современное здание, что создавало определенное неудобство для перемещения публики – свободным оставался лишь узкий перешеек по берегу шириной всего восемь метров.

Построенный в 1933 году, частично достроившийся в 1937 году, пострадавший в результате авианалетов в годы ВОВ, Зеленый театр просуществовал до 1956 года, когда встал вопрос о перестройке.

В 1956 году в связи с подготовкой Москвы к приему и открытию VI Всемирного фестиваля молодежи и студентов было принято решение: «в Центральном парке культуры и отдыха им. Горького заново будет сооружена вся сценическая часть Зеленого театра, сцена получит новое оборудование».

Новое здание театра выстроили в течение зимы 1956—1957 годов (арх. Ю.Н. Шевердяев) и открыли к началу Всемирного фестиваля молодежи и студентов. Здание театра было отодвинуто от набережной реки Москвы на 25 метров, при этом размеры территории, занимаемой им, сохранились.

В советское время здесь проходили эстрадные концерты, лекции, диспуты. С 1980-х постоянными гостями площадки под открытым небом являются отечественные и зарубежные рок-музыканты. С 1989 года в Зеленом театре располагается Центр Стаса Намина.

Зеленый театр является выявленным объектом культурного наследия.