Nel 1875, in Via dei Gondi, nel fare il cavo per un fognone, vennero alla luce degli avanzi di muri: per l'esattezza una serie di 11 strutture lineari di sostegno della càvea, strutture quasi parallele (dalla forma di volte tronco-coniche), leggermente convergenti verso Palazzo Vecchio.
Si tratta di una parte dei 32 raggi di un ventaglio, cioè di un semicerchio, il cui diametro (quella che era la “scèna”, con di fronte il “proscenio”, sul quale recitavano gli attori) corrisponde alla attuale Via dei Leoni, sul retro di Palazzo Vecchio (dove la Signoria tenne in gabbia, tra il Duecento e il 1550, alcuni leoni, emblema vivente della città del Marzocco: nel 1337, dice il Villani, nacquero sei leoncini).
Preziose sono le cartoline dell'architetto Corinto Corinti (1843-1930), che intorno al 1924 fece dei precisi disegni e rilievi, in cui ricostruì, oltre al Teatro, tante parti della Firenze scomparsa. In questo caso il Corinti sottolinea che la càvea semicircolare (dal raggio di 44 metri) seguiva la pendenza di Via dei Gondi ed era capace di 15mila posti (nei confronti del Teatro di Fiesole che non conteneva più di 3mila spettatori): aveva allora la stessa capienza del Teatro di Marcello a Roma.
Ma anche durante dei lavori all'interno del Palazzo della Signoria, nel 1935, furono trovati dei resti del Teatro romano (del I secolo d. C., durante la ristrutturazione urbanistica dell’imperatore Adriano, quando si utilizzò anche il dislivello del terreno), che si trova quindi sotto Palazzo Gondi (la parte terminale dei muri radiali sostenenti la parte destra della càvea), ma soprattutto la maggior parte sotto l’attuale Palazzo Vecchio, costruito a partire dal 1299 come sede dei Priori delle Arti, in una zona che durante il Medioevo aveva visto molte trasformazioni.
Infatti le rovine della costruzione romana a sua volta erano state trasformate, in era longobarda, in una fortificazione (un “guardingo”), e tutta la zona circostante, che si era via via riempita di torri medievali ghibelline e di chiese paleocristiane, era stata spianata, dopo la metà del XIII secolo (vittoria guelfa di Benevento, 1266), per fare spazio all'attuale Piazza della Signoria.