Un primo teatro anatomico fu costruito nel 1595, in un luogo diverso da quello definitivo, ma fu sostituito da uno più grande costruito tra il 1636 e il 1638 nella posizione attuale, su progetto dell'architetto Antonio Levanti. Il soffitto e la decorazione murale furono completati tra il 1647 e il 1649 ma solo il soffitto lacunare risale a questo periodo, con la figura di Apollo, il dio della medicina, al centro, circondata da immagini simboliche di costellazioni scolpite nel legno.