Мраморный театр, хотя он и был только частично исследован, а большая его часть все еще погребена под слоем земли и камня, является одним из наиболее хорошо сохранившихся древних театральных зданий в Кикладах. Римский театр был построен жителями древнего города Клима, вероятно, в эллинистический период (III в. до н.э.). Однако после разрушения города афинянами, в римские времена, на фундаменте сохранившегося классического театра из белого мрамора Пароса был построен новый театр, который, по оценкам, вмещал около 7000 зрителей. Эта форма театра сохранилась до наших дней.
Памятник расположен в древнем городе Мелос, который не исследовался систематически. Построенный в стратегическом месте на восточной стороне узкого входа в большую бухту острова, город непрерывно заселялся с IX в. до н. э. по VI—VII вв. н.э., познал расцвет и продолжал процветать. Драматический поворотный момент в истории города наступил в 416 году до н.э., когда афиняне напали на остров и завоевали его, перебив всех мужчин. Присутствие дорийцев на острове было восстановлено позже, после окончания Пелопонесской войны (431—404 гг. до н.э.), но достичь былого процветания Милосу не удалось.