歌剧院整个分为三个部分：歌剧厅、音乐厅和贝尼朗餐厅。歌剧厅、音乐厅及休息厅并排而立，建在巨型花岗岩石基座上，各由4块巍峨的大壳顶组成。这些“贝壳”依次排列，前三个一个盖着一个，面向海湾依抱，最后一个则背向海湾侍立，看上去很像是两组打开盖倒放着的蚌。高低不一的尖顶壳，外表用白格子釉瓷铺盖，在阳光照映下，远远望去，既像竖立着的贝壳，又像两艘巨型白色帆船，飘扬在蔚蓝色的海面上，故有“船帆屋顶剧院”之称。那贝壳形尖屋顶，是由2194块每块重15.3吨的弯曲形混凝土预制件，用钢缆拉紧拼成的，外表覆盖着105万块白色或奶油色的瓷砖。据设计者晚年时说，他当年的创意其实是来源于橙子。正是那些剥去了一半皮的橙子启发了他。而这一创意来源也由此刻成小型的模型放在悉尼歌剧院前，供游人们观赏这一平凡事物引起的伟大构想。

歌剧厅较音乐厅为小，拥有1547个座位，主要用于歌剧、芭蕾舞和舞蹈表演；内部陈设新颖、华丽、考究，为了避免在演出时墙壁反光，墙壁一律用暗光的夹板镶成：地板和天花板用本地出产的黄杨木和桦木制成；弹簧椅蒙上红色光滑的皮套。采用这样的装置，演出时可以有圆润的音响效果。舞台面积440平方米，有转台和升降台。舞台配有两幅法国织造的毛料华丽幕布。一幅图案用红、黄、粉红3色构成，犹如道道霞光普照大地，叫“日幕”；另一幅用深蓝色、绿色、棕色组成，好像一弯新月隐挂云端，称“月幕”。舞台灯光有200回路，由计算机控制。还装有闭路电视，使舞台监督对台上、台下情况一目了然。音乐厅装潢华丽，有2690个席位。