歌剧院的设计灵感来源于橙子，其外观由三组巨大的壳片组成，耸立在南北长186米、东西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结洞配前构的基座上。第一组壳片位于基座的西侧，四对壳片成串排列，三对朝北，一对朝南，内部是大音乐厅。第二组壳片位于东侧，与第一组形式相同而规模略小，是歌剧厅。第三组位于它们的西南方，规模最小，由两对壳片组成，内部是餐厅。其他房间都巧妙地布置在基座内。整个建筑群的入口在南端，有宽97米的大台阶。车辆入口和停车场设在大台阶下面。悉尼歌剧院坐落在悉尼港湾，三面临水，环境开阔。以其独特的建筑设计闻名于世，外形像三个三角形翘首于河边，屋顶是白色的形状犹如贝壳，因而有“翘首遐观的恬静修女”之美称。