El diseño de Medrano del Teatro San Carlo de Nápoles contemplaba una sala de 28,6 metros de largo y 22,5 metros de ancho, con 184 palcos, incluidos los de proscenio, distribuidos en seis órdenes, además de un palco real capaz de alojar a diez personas, para un total de 1379 asientos. Ocho meses después del inicio de las obras, el 4 de noviembre de 1737, el teatro ya estaba terminado.
El interior de la estructura se puede reconstruir hoy en base a una pintura de Michele Foschini y algunos relevamientos realizados por arquitectos europeos que visitaron la sala.
Los numerosos testimonios transmitidos por viajeros y visitantes coinciden en celebrar la amplitud de la sala y de los palcos, aunque a expensas de la acústica y la suntuosidad de las decoraciones. Durante el siglo XVIII, el edificio experimentó varias modernizaciones impulsadas por las cambiantes exigencias del gusto o la necesidad de mejorar la acústica. Reformas permanentes fueron ejecutadas por Ferdinando Fuga, primero en 1767-68 y luego en 1777-78.
Con los primeros trabajos, el arquitecto toscano renovó la decoración del auditorio e insertó en los palcos grandes espejos provistos de candelabros con velas que, aprovechando el efecto de reflexión, multiplicaban la iluminación de la sala. La intervención posterior afectó casi exclusivamente el bocascena. En 1797 la sala fue sometida a una nueva restauración decorativa bajo la dirección del escenógrafo del teatro, Domenico Chelli.
La breve etapa de la República Partenopea de 1799 no trajo cambios significativos a la estructura, salvo algunos daños causados por el uso inapropiado de la sala, rebautizada Teatro Nacional y «profanada» por espectáculos ecuestres. Domenico Barbaja encargó a Antonio Niccolini una nueva reestructuración del Massimo.
El maestro del Neoclasicismo en Nápoles intervino varias veces en el edificio. La primera fase de la transformación afectó la fachada, con la consecuente adición del recibidor y de los ambientes de recreo y restauración. El pórtico accesible para carruajes, sostenido por pilares, se inspira en el modelo de la Scala de Giuseppe Piermarini, modificado sin embargo por la inclusión de la logia jónica correspondiente a los ambientes del recibidor.
Con Niccolini el Teatro adquirió las connotaciones de templo convirtiéndose en monumento-símbolo de la ciudad. La fachada, de hecho, incorpora elementos de la gramática clasicista y una decoración helenizante alusiva a la poesía dramática y la música. Igualmente interesante es el recibidor: una gran sala tetrástila, con una decoración vegetal dorada, flanqueada por ambientes menores destinados a salas de juego.
Un año después de la conclusión de las obras del cuerpo delantero, el arquitecto toscano adecuó la sala a la nueva decoración del vestíbulo y las escaleras. Entre las innovaciones realizadas, se recuerdan los pares de semicolumnas adosadas a los pilares ya ejecutados por Fuga en el proscenio, la araña suspendida en la zona más oscura de la sala y la reconstrucción del velario sostenido por varas con cariátides. La reconstrucción, realizada en un período de nueve meses, fue siempre obra de Antonio Niccolini, quien reprodujo en líneas generales la sala de 1812.
El arquitecto toscano conservó, de hecho, la planta en herradura y la configuración del bocascena, aunque ampliado y ornamentado en la superficie interna por el bajorrelieve que representa al Tiempo y las Horas, aún existente hoy. El actual foyer, ubicado en la zona oriental del jardín del Palacio Real, fue realizado en 1937 según el diseño de Michele Platania. Destruido por un bombardeo en 1943, fue reconstruido inmediatamente después de la guerra.
El Teatro de San Carlo, además de la recuperación del gran repertorio melodramático y la reposición de obras maestras del siglo XIX, también ha llevado a cabo en los últimos años una intensa actividad destinada a la recuperación de la ópera cómica del siglo XVIII de la escuela napolitana.
