I 1858 ble Lohrmanns gård revet og erstattet med et murbygg i forlengelsen av teaterbygningen. Arkitekt for nybygget var Heinrich Ernst Schirmer, som på denne måten ga teatret sin endelige form, med publikumsfoajé og kafé i anleggets søndre del. Trolig ble det samtidig bygd på en korridor langs scenen og salongen på gårdssiden. Neste bygningsmessige endring kom i 1890, da Karl Norum utarbeidet planer for eksteriørmessige utbedringer. Tegningene er ikke kjent, men de lå til grunn for en ombygging av inngangspartiet mot Prinsens gate og en dekorering av hovedfasaden. I fire høye, rundbuede nisjer på veggen malte Arne Fladager de fire musene Terpsichore, Melpomene, Thalia og Polyhymnia, som alle forbindes med teater og skuespillerkunsten. Flere mindre ombygginger i første halvdel av 1900-tallet ga bedre garderobeforhold for både skuespillere og publikum, og det ga utvidet verkstedsplass i nordfløyens underetasje. Nye tekniske rom kom til ved ombyggingen i 1947-48, med Helge Thiis som arkitekt. Disse arbeidene omfattet i tillegg hovedinngang, publikumsgarderobe, trappehuset og kafélokalet (Grand Café/Theatercafeen), som etter en stund med privat drift ble en del av Trøndelag Teaters virksomhet og ansvar. Teaterbygningen ble fredet i 1969, og var eid av Det Trondhjemske Theaterinteressentskab til 1973. Etter mange års debatt om nytt teater eller utvidelse av det eksisterende teatret ble det i årene 1995–1997 reist et stort tilbygg på vestsiden, tegnet av 4B Arkitekter. Nybygget fikk egen inngang fra Leüthenhaven, og publikumsfoajé langs Erling Skakkes gate, sammenføyd med det gamle publikumsarealet. En stor sal med 500 publikumsplasser utgjør en hoveddel av tilbygget, som dessuten har to mindre scener og store og moderne tekniske rom og andre nødvendige praktiske fasiliteter.