В края на IV век голяма част от театъра е разрушена – от пожар или заметресение, но благодарение на реставрацията му той е съхранен в днешния си вид. Разкрит е при археологически разкопки, проведени през 1968 – 1979 г. от Археологическия музей в Пловдив.

Реставрацията на римския театър в Пловдив е призната за едно от най-добрите постижения на българската консервационна школа. Намесата е ограничена в границите, определени въз основа на щателни изследвания и от изключване на предположенията. Реконструкцията е направена строго по метода на анастилозата, а новият материал е видимо отбелязан. Днес театърът е център в силуета на южната част на Трихълмието, една от емблемите на Пловдив и функционираща сцена за класическа драма, танци и музика.