Историю театра выводят из театра оперы и балета, действовавшего с 1920-х годов в Каунасе. В 1941 году театр в Каунасе носил название Государственного театра драмы, оперы и балета, в 1941—1944 назывался Каунасским большим театром. В 1944 году получил название Государственного театра оперы и балета Литовской ССР. В 1948 году был переведён в Вильнюс и располагался в здании Театра на Погулянке. В 1974 году для театра было построено новое здание. С 1998 года театр получил нынешнее название Национального театра оперы и балета.

В театре работали выдающиеся мастера сцены: оперный певец (баритон) народный артист СССР Йонас Стасюнас, певцы Эдуардас Канява (баритон), Антанас Саткунас (тенор), Виргилиюс Норейка (тенор), Вацловас Даунорас (бас), певицы Регина Тумалявичюте, Ирена Илене, Елена Чудакова, Ядвига Пятрашкявичюте (сопрано), Бируте Алмонайтите, Ниёле Амбразайтите (меццо-сопрано) и многие другие.

На сцене театра состоялись премьеры опер национальных композиторов: в 1956 году опера «Пиленай» Витаутаса Кловы, в 1958 году «Вайва» Витаутаса Кловы, в 1960 году «Дочь» Витаутаса Кловы