Eugène II Schneider et l'architecte Ernest Sanson confient la peinture monumentale du théâtre, dans un style pastichant celui de la fin du 18e siècle, à Alphonse Felz (25 Villa d’Alésia et 111 ter rue d’Alésia à Paris), qui est aussi chargé des peintures de la chapelle. Le 18 janvier 1908, il lui est demandé de faire une proposition pour la coupole (et sa calotte) et le 28 mars, trois de ses ouvriers sont à pied d’œuvre pour la décoration de la salle. Le 18 avril, les peintures et dorures de la partie supérieure ("jusqu’au gros tore") sont achevées et les marbrures ébauchées. Le 9 mai, la décoration de la partie supérieure est terminée jusqu’à la corniche de la rampe d’éclairage, "le ciel de la calotte est placé ainsi que les 4 coquilles et le panneau de la pénétration faisant face à la scène". Toutefois "il reste encore à placer 3 toiles dont l’envoi n’est pas encore annoncé", toiles destinées aux tympans sous la coupole. Lundi 11 mai, le chef du service d’architecture de la société Schneider et Cie, Landrevault, signale que Felz doit envoyer deux toiles le jeudi ce qui permettra d’enlever les échafaudages le samedi. La dernière toile, celle au-dessus de la scène, est mise en place à l’aide d’échelles avant le 23 mai. Le programme figuré se développe sur la calotte - avec, dans une nuée, des putti tenant une couronne de fleurs, dans laquelle s’inscrit l'aigle bicéphale de la Maison de Habsbourg, et un ruban portant l’inscription "A la reine" (Marie-Antoinette) - et dans les tympans - où sont représentées les Quatre Saisons ; les murs sont ornés d'un décor de fausse tenture. L'ensemble est achevé pour la fin juillet 1908. Un nettoyage semble intervenir au milieu des années 1980. Les peintures sont restaurées en 2020, sous la direction de l’architecte Frédéric Didier et de l’agence 2BDM Architectes (60-62 rue d’Hauteville, à Paris), par l'entreprise Arcams - Atelier de Restauration, de Conservation d'Art mural et de Sculptures - (13 rue de l’Arquebuse à Autun), créée en 1992 et dirigée par Morgan Hubert.