W listopadzie 1864 w teatrze zainstalowano oświetlenie gazowe.
Około 1840 plac Marywilski, przy którym znajdował się gmach, zaczęto nazywać placem Teatralnym.
W 1862 przed Teatrem Wielkim Ludwik Jaroszyński dokonał nieudanego zamachu na nowego namiestnika Królestwa Polskiego wielkiego księcia Konstantego.
Teatr Wielki wchodził w skład Warszawskich Teatrów Rządowych. W związku z przebudową w 1870 i czasowym zamknięciem teatru wzniesiono drewniany Teatr Letni w Ogrodzie Saskim. Także po zakończeniu przebudowy w sezonie letnim odbywały się tam przedstawienia Teatru Wielkiego i Teatru Rozmaitości.
Po pożarze Teatru Rozmaitości (1883) podjęto decyzję o przebudowie całego gmachu, opartego na drewnianej konstrukcji. Została ona przeprowadzona w latach 1890–1891 dzięki środkom, o które wystarał się w Petersburgu dyrektor Warszawskich Teatrów Rządowych Dymitr Palicyn. Drewnianą konstrukcję zastąpiono stalową, unowocześniono scenę i wprowadzono oświetlenie elektryczne z własnej elektrowni. Od końca XIX wieku w gmachu działało centralne ogrzewanie.