Nel palazzo del Giglio in via Cartoleria esisteva  fin dalla metà del '600 una sala teatrale per le recite di fine anno e di carnevale degli allievi del gesuita Collegio dei Nobili. Nel 1822 viene acquistata da Antonio Brunetti (il teatro infatti inizialmente prendeva il nome proprio da lui chiamandosi Brunetti) che la affitta per spettacoli di marionette. Il restauro che vi esegue alcuni anni dopo, nel 1830, non eleva tuttavia il teatrino di pianta rettangolare con quattordici palchetti alla qualifica di 'venale' cui aspirava il proprietario. Ereditato dai nipoti Cesare ed Emilio nel 1860 il teatro riapre con l'opera in musica e, dopo alcuni lavori di ristrutturazione, viene inaugurato cinque anni più tardi con una festa in maschera. La sala presentava due ordini di gallerie ed un loggione sostenuti da colonne in ferro mentre le decorazioni pittoriche sono eseguite da V. Solmi e G. Lodi. Dotato di un lucernaio mobile a cristalli e di altri comfort moderni come l'illuminazione a gas il teatro conosce una fortunata e prestigiosa stagione di favore popolare. Negli anni '70 si inaugurano sia l'operetta che i concerti popolari. Tra gli ospiti illustri nel 1878 si segnalano il re Umberto I e la regina Margherita, mentre Crispi e Carducci figurano come relatori di conferenze e Sarah Bernardt recita negli spettacoli La Dame aux camélias e Frou-Frou.
L'attuale dedica del teatro all'attrice Eleonora Duse risale al 1898 in seguito ad un passaggio di proprietà. I più recenti interventi di restauro risalgono invece al 1904 su progetto di Lorenzo Colliva e al 1940-42 quando, ad opera dell'ing. Paolo Graziani, ha assunto la veste attuale con capienti gallerie in sostituzione delle balconate. Famose compagnie di prosa e di rivista insieme a cantanti e ballerini hanno continuato ad animarne il calendario.