Η Ηφαιστία, η μια από τις δύο πόλεις – κράτη της αρχαίας Λήμνου, κατοικήθηκε από την Ύστερη Εποχή του Χαλκού ως τα μεταβυζαντινά χρόνια με περίοδο μεγάλης ακμής το διάστημα από τον 7ο ως τον 1ο αι. π.Χ. Η αρχαία πόλη καταλάμβανε ολόκληρη τη χερσόνησο της Παλαιόπολης, στον κόλπο του Πουρνιά. Το σημαντικότερο μνημείο που έχει έρθει στο φως, μέχρι σήμερα, είναι το θέατρο, που συνδέεται άμεσα με την εγκατάσταση των Αθηναίων στη Λήμνο. Κατατάσσεται μεταξύ των αρχαιότερων του ελληνικού κόσμου, στο τέλος της κλασικής περιόδου.

Τα πρώτα ίχνη του θεάτρου της Ηφαιστίας εντοπίστηκαν το 1928 και το 1930 από τον Ιταλό αρχαιολόγο Silvio Accame. Συστηματικότερη όμως ανασκαφική έρευνα πραγματοποιήθηκε από το 1937 ως το 1939 από τον G. Libertini. Τότε αποκαλύφθηκε η ορχήστρα, η σκηνή και τμήματα των αναλημμάτων των παρόδων και του περιμετρικού τοίχου του κοίλου. Η ανασκαφή διακόπηκε λόγω του Β΄ Παγκοσμίου Πολέμου.

Από το 1939 το αρχαίο θέατρο παρέμεινε ερειπωμένο ως το 2002, όταν με τη συγχρηματοδότηση της Ε.Ε. , στο πλαίσιο του Γ΄ ΚΠΣ, άρχισαν εργασίες στερέωσης και ανάδειξης, οι οποίες ολοκληρώθηκαν το 2004.