Carl Gotthard Langhans entwarf das Tieranatomische Theater im Auftrag von König Friedrich Wilhelm II. als Herzstück der neu gegründeten Tierarzneischule, die auf dem ausgedehnten Parkgelände des ehemals Gräflich-Reußischen Gartens entstand.
1789/90 wurde das Gebäude zeitgleich mit dem ebenfalls von Langhans erbauten Brandenburger Tor als erste freistehende Tieranatomie der Medizingeschichte erbaut. Der an Palladios Villa Rotonda angelehnte Zentralbau mit seinem überkuppelten und gestuften Hörsaal ist ein architektonisches Kleinod und das älteste erhaltene akademische Lehrgebäude Berlins.