На сегодняшний день лестница состоит из 192 ступеней (изначально их было ровно двести, однако при расширении порта восемь ступеней были засыпаны) и десяти пролётов. Длина лестницы — 142 метра, она построена перспективно — её основание (шириной 21,7 м) значительно шире верхней части (12,5 м) , благодаря чему при взгляде сверху лестницы создаётся впечатление одинаковой ширины на всём её протяжении. Парапеты лестницы кажутся параллельными и видны только площадки (кроме верхнего марша) . При взгляде снизу лестница кажется длиннее и виден только сплошной каскад ступеней.
Гигантская лестница была спроектирована в 1825 году архитекторами Франческо Боффо, Авраамом Мельниковым и Потье, а построена в 1837—1841 инженерами Уоптоном и Ю. Морозовым. Светлейший князь Воронцов распорядился построить лестницу в подарок своей жене Елизавете, и она стоила ему 800 тысяч рублей. Лестница построена «на том месте, где была тропинка» , как утверждал одесский старожил Михаил Дерибас.
Под стать архитектурному совершенству конструкция лестницы, в основном разработанная инженером Уптоном. Это гигантский, сложенный из местного известняка клин, покоящийся на деревянных сваях и «прорезанный» тремя продольными и девятью поперечными сводчатыми коридорами или галереями, которые образуют на пересечениях массивные столбы. Столбы и поддерживают саму лестницу : наклонную плоскость с уложенными поверх неё ступенями. Сквозные поперечные галереи образовали на боковых стенках лестницы красивые аркады.
Подробно поведал о ней в письме из Одессы русский драматург А. Н. Островский: «С бульвара к морю ведет единственная в своем роде лестница, она разделена на 10 уступов по 20 ступенек каждый. Кажется, 200 ступеней, а входишь легко» . (Этот эффект достигался за счет оптимального угла наклона лестницы и количества площадок, позволяющих пешеходу передохнуть) .
Весной 1919 года на её площадках ставил спектакли местный Камерный театр. Всемирно известной она стала благодаря фильму «Броненосец Потёмкин» (1925) Сергея Эйзенштейна, в ключевой сцене которого детская коляска катится по ступеням лестницы .
Лестницу постепенно разрушала эрозия, и в 1933 году песчаник был заменен розово-серым гранитом, а площадки были покрыты асфальтом.
На агитационных плакатах времен Великой Отечественной войны лестница олицетворяла Одессу.
В 1955 году к 50-летию восстания на броненосце лестница, до революции называвшаяся Ришельевской, а потом Бульварной, была переименована в Потёмкинскую .