阶段一：
于1958年12 月5日开始，建筑公司为Civil & Civic，
奥雅纳工程顾问公司的工程师们则负责监督和指导。政府出于对资金和公众舆论的担心力求工程尽快开展。然而约恩·伍重的最终设计却仍未完成。 1961年1月23日，工程已比预计延后了47天，这主要是因为遇到了一些没有预料到的困难（包括天气，没有预料到的雨水改道，工程在正确的结构图准备好之前就已开始，合同文件的改变）。矮墙的工程最终于1962年8月31日完成。迫使工程尽快开展的行为最终导致后来产生了一些显而易见的问题和这样一个事实：矮墙的强度并不能够支撑它的屋顶结构，因此必须要重建。
阶段二：
在最初的歌剧院设计竞赛中，这些壳并没有
几何学上的定义，但在设计过程的开始阶段，这些“壳” 被定义为由一系列的混凝土构件组成的排骨支撑起来的
抛物线。然而，奥雅纳工程顾问公司的工程师们找不到一个建造这些“壳”的方法。使用原地浇筑的混凝土来建造的计划由于造价高昂而遭到了否决，因为屋顶的结构不同，这样就要求有不同的模具，最终导致造价高昂。
从1957年到1963年，在最后找到一个经济上可以接受的解决办法之前，设计队伍反复尝试了12种不同的建造“壳”的方法（包括抛物线结构，圆形肋骨和椭圆体）。在“壳”的设计工作是最早利用电脑进行构造分析来完成构造分析的工作之一。在1961年中期，设计队伍找到了一个解决办法 ：所有的“壳”都由球体创建而来。该办法可以使用那个一个共同的模具浇注出不同长度的圆拱，然后将若干有着相似长度的圆拱段放在一起形成一个球形的剖面。究竟谁是这个解决办法的发明者成了一些争论的主题。
“壳”由Hornibrook Group Pty Ltd建造，他负责建造了第三阶段。Hornibrook在工厂中制成了2400件预制肋骨和4000件屋顶面板，着加快了工程的进度。这个解决办法的成就在于利用预制混凝土构建从而避免了建造昂贵的模具（他同样允许让屋顶面板在地上就大片的预先建造组合好，而不是在高处一个一个的拼接上）。Ove Arup和合作方的工地工程师惊讶于这些“壳”在完工前使用了创新的调节型弯曲钢铁桁构梁来支撑不同的屋顶。在1962年4月6日，
悉尼歌剧院被估计将于1964年8月到1965年3月之间完成。
阶段三：内部的设计和装潢
悉尼歌剧院夜景
从Utzon将他的工作室于1963年2月搬至悉尼后开始。然而，政府在1965年发生了改变，新的Robert Askin政府宣布悉尼歌剧院建造计划将由公共工程部管辖。这最终导致约恩·伍重于1966年辞职。
到目前为止，甚至一直到1966年，悉尼歌剧院建造计划的花费仍然只有2290万元，少于最终预算1亿零200万的四分之一。然而在第三阶段，设计上将会有很大的支出。约恩·伍重辞职的时候，第二阶段的工程正接近完工。Peter Hall在他辞职后取代了他的位置，Peter Hall对内部的设计和装潢负最大的责任。一些其他的人也在同年接受任命，取代约恩·伍重的位置。
在Utzon辞职之后，声学顾问Lothar Cremer，向SOHEC证实Utzon最初的设计仅允许在大厅中安防2000个座位，并进一步指出如果将座位加至300个的话将会对声音产生灾难性的后果。Peter Jones在书中提到，舞台设计Martin Carr曾评论道“形状，舞台的高度和宽度，为艺术家们提供的物质设施，更衣室的位置，门和电梯的宽度，以及照明设施的位置”。