Med 41.000 kvadratmeter og over 1.100 rum er Operaen en af Danmarks største og mest innovative bygninger. Operaens samlede areal er fordelt på 14 etager, hvoraf de fem etager er underjordiske. De 7000 af Operaens 41.0000 m2 optages af foyer og tilskuerrum. Huset har over 1.000 rum heriblandt adskillige prøvesale til både opera og ballet samt en stor orkesterprøvesal 13 meter under havets overflade. Operaens hovedscene har plads til ca. 1400 tilskuere, og på Takkelloftet, Operaens eksperimentalscene, er der plads til ca. 200 tilskuere.
Scenegulvet i hovedscenen samt de fem tilhørende bag- og sidescener er opbygget i moduler på hjul (scenevogne), der mekanisk kan flyttes fra den ene scene til den anden. Det betyder, at man let kan skifte mellem fuldt færdigopstillede kulissesæt, og det er derved muligt dag for dag at skifte mellem flere forskellige opera- og balletopførelser. Operaen er desuden udstyret med særlige faciliteter til brug ved balletforestillinger f.eks. et særligt konstrueret balletgulv, som opbevares under scenegulvet og fremføres mekanisk, når balletten skal optræde.
Operaen er beklædt med den sydtyske kalkstensart Jura Gelb, foyerområdet er belagt med siciliansk perlatinomarmor, yderskallen af auditoriet ud mod foyeren er beklædt med ahornfiner og loftet i hovedscenens auditorium er belagt med 105.000 ark 24 karat bladguld.
En række danske kunstnere har stået for udsmykningen af Operaen. Til den store indgangsfoyer har Per Kirkeby skabt fire bronzerelieffer og Olafur Eliasson har skabt tre lysskulpturer. Per Arnoldi har designet scenetæppet til Operaens store scene. Tal R står for udsmykningen af Takkelloftets foyer, og malerier af Erik A. Frandsen, Sonny Tronborg, Lars Nørgaard, Pia Andersen, Jesper Christiansen, Niels Erik Gjørdevik og Kasper Bonnén beklæder væggene i områderne bag scenen.
3.500 entusiastiske arbejdere, rådgivere og eksperter har brugt 2.4 millioner arbejdstimer på Operaen.
Der er brugt 61.600 tons beton og 4.700 tons armeringsjern. Facadernes 4.900 kvadratmeter er beklædt med 11.207 sten af Jura Gelb - en kalksten fra Sydtyskland. Hele opera-pladsen og alle kajkanter er brolagt med kinesisk granit. 364 kubikmeter ahorn og 25.683 kvadratmeter bejdset ahornfiner beklæder foyer og sal. 1.450 vinduer sikrer et enestående lys. Det svævende tag er 90 meter bredt og 158 meter lang. Taget har et 32 meter langt udhæng hen over den 5 etagers høje glasfacade ud til havnefronten.
I august 2000 offentliggjorde A.P. Møller og Hustru Chastine Mc-Kinney Møllers Fond til almene Formaal sin donation af et operahus til det danske folk. Den 16. oktober 2001 blev operaprojektet præsenteret for offentligheden og selve byggeriet blev umiddelbart herefter iværksat på Holmen i København. Operahuset blev overdraget til den danske stat den 1. oktober 2004, og Det Kongelige Teater står nu for driften af huset. Operahuset med navnet Operaen åbnede med en gallaforestilling 15. januar 2005. Den første operaopførelse i Operaen var Verdis Aida 26. januar 2005, og den første balletopførelse var Tre kompagnier – tre værker 16. januar 2005.
Bygherren, A.P. Møller og Hustru Chastine Mc-Kinney Møllers Fond til almene Formaal, ønskede at skabe et operahus i verdensklasse, og samarbejdede med førende eksperter indenfor bl.a. teaterteknik og akustik. Blandt samarbejdspartnerne omkring Operaens tilblivelse er Henning Larsen Tegnestue A/S, Rambøll A/S, Theatre Planning and Technology Ltd., Ove Arup & Partners og E. Pihl og Søn A/S.
Operahusets arkitekt Henning Larsen blev stillet over for en krævende opgave, der trak på hans store internationale erfaringer - men også stillede helt nye krav. Byg et opera- og ballethus i verdensklasse med en akustik, der sammenfatter århundreders erfaringer og de nyeste praktiske og videnskabelige landvindinger. Kombiner det med tekniske løsninger, der knap nok er tænkt på. Giv kunstnere og medarbejdere optimale rammer for at udfolde sig. Husk, at det hele til syvende og sidst handler om teatergæsternes oplevelser. Og glem ikke arkitektonisk at gøre huset til en oplevelse i sig selv.