En 1957 Utzon ganó el concurso para construir un nuevo edificio para la ópera en Sidney, Australia. Su proyecto resultó un desafío, tanto desde el punto de vista de diseño como desde el punto de vista técnico. Utzon tardó varios años en desarrollar los métodos para construir las grandes bóvedas autoportantes del edificio. Estas bovèdas, altas y con vértices, recuerdan las velas de los barcos, y constituyen símbolos teniendo en cuenta que el edificio está situado junto al agua, en la entrada del puerto.
A la hora de presentar su propuesta a la par de otros miles de arquitectos lo notorio es que Utzon envió solamente un dibujo de la obra. Esto fue algo fuera de lo que el concurso establecía ya que debían de mandarse con el diseño medidas exactas para que en caso de ganar inmediatamente empezar con la obra. Por la belleza y extraordinaria forma la obra de Utzon gana dicho premio. Pasaron muchos problemas de tipo estructural ya que del punto de vista arquitectónico es sumamente bella, pero desde el de la ingeniería planteó desafíos inéditos.
Utzon también tenía planes para el diseño de los espacios interiores situados bajo las bóvedas. No obstante, hubo un cambio de gobierno en el estado deNueva Gales del sur, al que pertenece Sydney, y los pagos destinados al proyecto fueron paralizados. Utzon tuvo que abandonar el país en 1966, dejando su obra inacabada. En los años siguientes ya no volvió a Australia. El edificio de la ópera fue terminado finalmente en 1973 siendo este proyecto continuado por su hijo también arquitecto, y es uno de los edificios más emblemáticos del mundo.