Inaugurado el 15 de octubre de 1885 como Teatro de la Princesa por la compañía de Emilio Mario, que representó la comedia Muérete y verás, de Bretón de los Herreros y el sainete El corral de comedias, de Tomás Luceño, a su estreno acudieron la reina María Cristina y la destronada Isabel II, así como las infantas Isabel y Eulalia y una escogida representación de la alta sociedad española de la época. Se cumplieron así las expectativas del marqués de Monasterio, que había mandado construir el edificio con idea de convertirlo en el teatro más selecto de la época, prescindiendo de las localidades baratas y evitando el público vocinglero que alborotaba mucho y pagaba poco. Pero la situación cambió a las pocas semanas de la apertura. Tras la muerte del rey Alfonso XII, con el consiguiente luto en la Corte y el forzoso retraimiento de la aristocracia madrileña, empezó un periodo de dificultades económicas para el Teatro de la Princesa. Ya en aquellos finales del siglo XIX, la figura de María Guerrero empezó a asociarse al escenario que años más tarde tomaría su nombre. Por aquel entonces la actriz había obtenido la licencia para la explotación del Teatro Español del Ayuntamiento de Madrid, pero las obras de reforma en este edificio la obligaron a organizar una breve temporada en la Princesa. Y poco después, ya reabierto el Español, los continuos viajes a América de la compañía de María Guerrero comenzaron a dificultar el cumplimiento del contrato con el Ayuntamiento, por lo que Fernando Díaz de Mendoza, esposo de la actriz, actor y sobre todo empresario, decidió comprar el Teatro de la Princesa para poder alternar a su conveniencia las giras de la compañía con las temporadas en Madrid. De esta manera, el 20 de marzo de 1908, María Guerrero y Díaz de Mendoza se convirtieron en propietarios del Teatro de la Princesa, que inauguró con ellos una etapa de esplendor marcada por importantes estrenos de autores como Jacinto Benavente, Valle-Inclán, Muñoz Seca, Álvarez Quintero o Benito Pérez Galdós. Al tiempo, el matrimonio seguía con sus giras en América y se embarcó en el proyecto de construir el Teatro Cervantes de Buenos Aires, lo que debilitó notablemente su economía y les obligó a trasladar su residencia de Madrid a los pisos altos del propio Teatro de la Princesa. Allí vivieron hasta que la actriz falleció, el 28 de febrero de 1928.

Tras la muerte de María Guerrero, el Estado español adquirió el edificio en la época de Primo de Rivera y lo utilizó como sede del Conservatorio de Música y Declamación, con cesiones ocasionales para funciones teatrales y festivales benéficos. En 1931, como tributo a su última propietaria, el Ayuntamiento de Madrid decidió cambiar el nombre del Teatro de la Princesa por el de María Guerrero. En 1934 el Gobierno de la II República ofreció a Cipriano Rivas Cherif la concesión gratuita del teatro para que lo utilizase como sede de su Teatro Escuela de Arte. Con el estallido de la Guerra Civil, el edificio permaneció cerrado hasta que en 1940 adquirió la condición de Teatro Nacional e inició una nueva etapa en la que tuvo como directores a Luis Escobar, Humberto Pérez de la Ossa, Alfredo Marqueríe, Claudio de la Torre y José Luis Alonso.

Restablecida la democracia, en 1978 pasó a ser sede del Centro Dramático Nacional, cuya dirección fue encomendada a Adolfo Marsillach.

Tras la última remodelación, desde marzo de 2003, el Teatro María Guerrero cuenta con un segundo espacio, Sala de la Princesa, para espectáculos de pequeño formato, con una capacidad máxima de 120 espectadores.