Durante l'occupazione francese a Bologna (1796-1816) furono fondati istituti letterari e scientifici ancora oggi in parte esistenti: nel 1802 l'Accademia di Belle Arti, nel 1803 l'Orto Botanico e l'Orto Agrario, nel 1810 la Società Agraria. Moltissimi conventi nella città vennero chiusi e i religiosi allontanati forzatamente. In questa congerie di cambiamenti, in una differente fruizione degli spazi urbanistici, si inserisce la nascita dell'Arena del Sole che andrà ad occupare un'area in cui sorgeva parte dell'antico convento di Santa Maria Maddalena espropriato alla Chiesa, comprendente due chiese e due chiostri. Del vecchio convento oggi rimane un solo chiostro, del Quattrocento, una parte del campanile e lacerti di importanti affreschi dello stesso periodo, distaccati e trasportati in Pinacoteca nel 1934. Nel 1799 fu un certo Pietro Bonini, commerciante di corami, che ebbe l'idea di costruire un'Arena per offrire durante i mesi estivi, nelle ore pomeridiane fino al tramonto, spettacoli di ogni tipo sfruttando la luce del giorno. Affidò il progetto al professore milanese Carlo Asparri che nel 1810 realizzerà l'Arena detta appunto «del Sole». Fortuitamente si conserva un'incisione del 1825 di C. Savini che indica come l'Arena fosse stata concepita, essendo andata distrutta la cavea originale e perduti tutti progetti per la realizzazione. Asparri insegnava architettura presso l'Accademia di Belle Arti ed era stato allievo del maestro Filippo Antolini che aveva progettato il Foro Bonaparte a Milano ai cui disegni sembra che Asparri si sia ispirato. E' stata notata una certa affinità dell'Arena bolognese anche con il progetto per un teatro milanese dell'ingegnere Pistocchi. L'Arena fu realizzata con una struttura semicircolare a gradoni che denuncia il prestito dalle idee proclamate da Francesco Milizia, uno dei più rigorosi assertori delle teorie del Neoclassicismo di impronta illuminista. Il luogo più adatto per le rappresentazioni di spettacoli pubblici doveva, secondo Milizia, annullare le differenze di censo e permettere a tutti di godere dello spettacolo alla stessa maniera. Non più palchi reali, né di primo o secondo ordine, ne' balconate laterali o loggioni, bisognava tornare alla semplicità dei teatri degli antichi. Ma l'Arena non fu realizzata seguendo pedissequamente le indicazioni di Milizia perché dall'incisione di Savini si nota che aveva una pianta a ferro di cavallo molto allargata anziché semicircolare. La platea era circondata da gradinate limitate da un muro a imitazione del bugnato. Al di sopra stava una galleria decorata con finte nicchie. Furono dipinte le decorazioni da Luigi Cirri di Prato. Davanti all'ingresso dell'Arena si apriva un grande giardino.
L'Arena venne inaugurata nel luglio 1810 con la rappresentazione di autore anonimo Corradino d'Este al torneo o l'eroe del Rubicone, interpretato dalla Compagnia Comica Zuccato. L'Arena poteva contenere fino a duemila spettatori; tale cifra non deve sembrare irrealistica perché un tempo, come d'uso persino nei teatri d'opera, le persone si accalcavano stipate in ogni angolo libero. Dato che cinque anni prima Napoleone Buonaparte, avendo attuato nuove modifiche all'assetto della città, aveva trasformato anche la Montagnola, accanto alla piazza del mercato, in elegante passeggio, da subito l'Arena divenne una centralissima e fortunata struttura, imitata subito in altri quartieri della città. L'Arena divenne il teatro popolare per eccellenza con spettacoli di prosa, drammi, veglioni carnevaleschi, spettacoli cistercensi, di illusione e di giocolieri. Nel 1835, per la prima volta, la compagnia di Luigi Taddei chiede di coprire la platea con un velario per le recite serali.
Nel 1887-1888 il teatro chiude per una prima ristrutturazione totale in occasione della creazione della moderna via Indipendenza. Si pensò di creare una facciata (che è l'unica struttura ottocentesca dell'Arena conservatasi intatta fino ad oggi) progettata e realizzata dall'ingegnere Gaetano Rubbi nel 1888. E stato notato come l'esterno non fosse certamente riuscito ad adeguarsi all'interno essendo questo di forme molto meno auliche. La facciata è interamente formata da un alto e possente portico che poggia su tre grandi arcate sostenute da colonne binate con capitelli corinzi. Motivo unificatore della facciata è l'alto cornicione aggettante che decora la scritta gigante che corre a fregio sopra le arcate. In essa si legge «LUOGO DATO AGLI SPETTACOLI DIURNI» che caratterizza pomposamente già dall'esterno, la peculiarità del luogo di rappresentazione – anche se da tempo era già iniziata una saltuaria programmazione serale. Corona la facciata, alla maniera di un timpano, un «fastigio» con cinque statue di gusto accademico, tra le quali al centro sta assisa la figura alata di Apollo con ai lati sedute, la Poesia (a sinistra) e la Tragedia (a destra) realizzate in cemento dallo scultore Alfredo Neri.
Nel 1949, avendo deciso di trasformare l'Arena in teatro serale e cinematografo, fu costruito un tetto apribile e abbattute tutte le gradinate divenute inadatte. Nel 1950 riaprì al pubblico con la proiezione della pellicola Cavalcata di eroi: per vent'anni fu prevalentemente cinematografo. Negli anni Settanta l'architetto Cervellati studiò un progetto che prevedeva la trasformazione dell'Arena in centro culturale con alcune sale teatrali e cinematografiche, biblioteca e cineteca, con sale polivalenti e luoghi di ritrovo. Il progetto allora sembrò troppo ambizioso e si pensò di adattare l'Arena semplicemente a sala teatrale.
Nel maggio del 1984, il Comune di Bologna acquistò l'immobile dall'Opera Pia Giovanni XXIII per attuare un ampio progetto di ristrutturazione mancando a Bologna un teatro di prosa adeguato. Il primo lotto di lavori ebbe inizio nell'agosto 1984 fino al dicembre dello stesso anno con l'esecuzione di opere murarie e impianti per il palcoscenico a norma di sicurezza che consentirono di riaprire il teatro alle rappresentazioni con la direzione artistica di Yuri Lyubimov. Nel giugno del 1986 fu dato avvio ad una seconda parte dei lavori che terminò dopo due anni, con il restauro e la ristrutturazione della sala teatrale, dell'atrio-foyer e della sala prove. In quell'occasione fu costruita per la prima volta in Italia una moderna pedana in legno modulare sollevabile idraulicamente con pistoni che permettono al piano della platea l'innalzamento a livello del palcoscenico raddoppiando cosi l'ampiezza per la rappresentazione da tredici a venticinque metri. Per questo motivo il graticciato metallico per il movimento delle scene sovrasta anche parte dello spazio della platea. Furono costruiti i ballatoi laterali, la prima gradinata circolare con quattro ordini di poltrone, sormontata da due ordini di palchi e da una galleria a gradoni con cinque ordini di poltrone. Sono stati costruiti tutti i servizi e una piccola sala teatrale a piano interrato. La terza fase dei lavori è iniziata nel 1991. Da quell'anno furono ultimati tutti gli impianti e l'arredo, come pure le strutture adiacenti del teatro. Realizzate nuove strutture orizzontali dei solai, della copertura della sala, dei piani ai vari livelli, degli impianti e delle pareti verticali tagliafuoco. Il palcoscenico è stato dotato di due ampi camerini e otto di media grandezza per gli artisti; più un camerone per circa quindici attori. Eliminando una parate del proscenio si forma il golfo mistico che può ospitare circa settanta orchestrali. Sopra la scena sono ubicati dei lucernari provvisti di congegni automatici di apertura ad azione termica. La sala grande ospita 952 spettatori mentre la sala piccola dai 220 ai 300 spettatori. Opere di adeguamento per quanto concerne l'acustica architettonica sono state realizzate dai dottori G. Righini e R. Spagnolo dell'istituto Galileo Ferraris di Torino. Il teatro, il palcoscenico e la sala piccola sono dotate di riscaldamento ad aria. All'interno del teatro sono situati: una biglietteria, tre guardaroba, gli uffici della Direzione, due caffetterie, quattro sale adibite a ridotto e ambienti per esposizioni situati nei corridoi.
L'attuale Arena è un organismo teatrale dotato di una certa flessibilità in accordo con le -aspirazioni del teatro contemporaneo, mentre nella fase di progetto l'architetto responsabile della ristrutturazione, Gianfranco Dellerba si è ispirato nel suo impianto al teatro rinascimentale di Sabbioneta e al Farnese di Parma per la cavea con gradinate a forma di U. L'ingegnere Felice Monaco dell'ufficio tecnico del Comune ha diretto i lavori. L'architetto Emilio Battisti ha curato l'arredamento degli interni in cui particolare impegno è stato riservato all'uso dei materiali ma senza volere che risultassero troppo preziosi come legno massiccio, velluto verde acqua, vetro e ferro.
Nel lato sud, il teatro possiede una vetrata sul chiostro quattrocentesco, un cortile interno e a nord un cortile su via San Giuseppe.
Il teatro è stato inaugurato il 20 febbraio 1995 con una grande festa di apertura gremita di celebrità. Dedicata alla città di Bologna è stata la serata con Dario Fo che ha rappresentato Il tumulto di Bologna, e con i cantanti Francesco Guccini, Luca Carboni, Andrea Mingardi, gli Stadio, Jimmy Villotti e Steve Grossman.
Nel 2014 le sale dell'Arena sono state intitolate a due artisti che hanno lasciato un segno nel teatro degli ultimi decenni del '900, a Leo De Berardinis la sala grande e a Thierry Salmon la sala piccola.
(Caterina Spada)