En el friso del pórtico de la entrada puede leerse:
"Marco Agrippa, hijo de Lucio, cónsul por tercera vez, (lo) hizo".
Atribuye la construcción del edificio a Marco Vipsanio Agripa, amigo, general y yerno del emperador Augusto.
Durante siglos se pensó que esta inscripión hacía referencia al edificio actual. Sin embargo, tras las investigaciones efectuadas en el siglo XIX se supo que en realidad, el templo de Agripa fue destruido, y que el existente actualmente es una reconstrucción realizada en tiempos de Adriano, hacia el 120 d.C por Apolodoro de Damasco.
El exterior, realizado con ladrillo y hormigón, se levanta como un grueso muro cilíndrico.
Se encuentra dividida en dos partes:. un pórtico octástilo que funciona como pronaos, dividido en tres naves separadas por columnas; y una naos que, en vez de un espacio rectangular, es un gran círculo de 40 metros de diámetro. En él se alternan capillas rectangulares y semicirculares separadas por grandes columnas que sirven para sujetar la gran cúpula.
Los materiales de construcción utilizados necesitaban un recubrimiento. Para el interior se recurrió a los mármoles, como era habitual en el alto imperio, que se combinan con columnas de orden corintio y frontones que coronan los pequeños templetes de las ventanas superiores.
