古羅馬建築的類型很多。有羅馬萬神廟、維納斯和羅馬廟以及巴爾貝克太陽神廟寺宗教建築，也有皇宮、劇場角鬥場、浴場以及廣場和巴西利卡(長方形會堂)等公共建築。居住建築有內庭式住宅、內庭式與圍柱式院相結合的住宅，還有四、五層公寓式住宅。
古羅馬世俗建築的形制相當成熟，與功能結合得很好。例如，羅馬帝國各地的大型劇場，觀眾席平面呈半圓形，逐排升起，以縱過道為主、橫過道為輔。觀眾按票號從不同的入口、樓梯，到達各區座位。人流不交叉，聚散方便。舞臺高起，前有樂池，後面是化妝樓，化妝樓的立面便是舞臺的背景，兩端向前凸出，形成臺口的雛形，已與現代大型演出性建築物的基本形制相似。
古羅馬多層公寓常用標準單元。一些公寓底層設商店，樓上住戶有陽臺。這種形制同現代公寓也大體相似。從劇場、角鬥場、浴場和公寓等形制來看，當時建築設計這門技術科學已經相當發達。古羅馬建築師維特魯威寫的《建築十書》就是這門科學的總結。
古羅馬建築能滿足各種複雜的功能要求，主要依靠水平很高的拱券結構，獲得寬闊的內部空間。巴拉丁山上的弗萊維王朝宮殿主廳的筒形拱，跨度達29.3米。萬神廟穹頂的直徑是43.3米。公元一世紀中葉，出觀了十字拱，它覆蓋方形的建築空間，把拱頂的重量集中到四角的墩子上，無需連續的承重牆，空間因此更為開敞。
把幾個十字拱同筒形拱、穹窿組合起來，能夠覆蓋複雜的內部空間。羅馬帝國的皇家浴場就是這種組合的代表作。古羅馬城中心廣場東邊的君士坦丁巴西利卡中央用三間十字拱，跨度25.3米，高40米，左右各有三個跨度為23.5米的筒形拱抵抗水平推力，結構水平很高。劇場和角鬥場的龐大的觀眾席，也架在複雜的拱券體系上。
拱券結構得到推廣，是因為使用了強度高、施工方便、價格便宜的火山灰混凝土。約在公元前2世紀，這種混凝土成為獨立的建築材料，到公元前1世紀，幾乎完全代替石材，用於建築拱券，也用於築牆。混凝土表面常用一層方錐形石塊或三角形磚保護，再抹一層灰或者貼一層大理石板；也有在混凝土牆體前再砌一道石牆做面層的作法。
古羅馬建築的木結構技術已有相當水平，能夠區別桁架的拉杆和壓杆。羅馬城圖拉真巴西利卡，木桁架的跨度達到25米。公元一世紀建造的羅馬大角鬥場，可容5萬觀眾，只用了5～6年時間就建成。它建在一個填沒的湖上，地基竟沒有明顯的沉陷。
公元2世紀中葉建造的巴爾貝克太陽神廟，周圍45根柱子，每根高19.6米，底徑2米，都是用獨塊花崗石加工而成的。神廟後牆上8米高處，砌有三塊各重約500噸的大石塊，可見當時起重能力之大。
公共浴場一般都有集中供暖設施。從火房出來的熱煙和熱氣流經各個大廳地板下、牆皮內和拱頂裡的陶管，散發熱量。據維特魯威《建築十書》記載，劇場的座位下埋有銅質的共鳴甕，以改善音質。此外，至遲在公元1世紀中葉，已經在窗上安裝幾十釐米見方透明度很高的平板玻璃。除了在首都羅馬城集中了古羅馬建築的最高成就以外，帝國各地都有水平很高、規模很大的各類建築物。
古羅馬建築藝術成就很高。大型建築物風格雄渾凝重，構圖和諧統一，形式多樣。羅馬人開拓了新的建築藝術領域，豐富了建築藝術手法。
其中比較重要的是：新創了拱券覆蓋下的內部空間，有莊嚴的萬神廟的單一空間，有層次多、變化大的皇家浴場的序列式組合空間，還有巴西利卡的單向縱深空間。有些建築物內部空間藝術處理的重要性超過了外部體形。
發展了古希臘柱式的構圖，使之更有適應性。最有意義的是創造出柱式同拱券的組合，如券柱式和連續券，既作結構，又作裝飾。帝國各地的凱旋門大多是券柱式構圖。出現了由各種弧線組成的平面、採用拱券結構的集中式建築物。公元2世紀上半葉建於羅馬郊外的哈德良離宮，是成熟的實例。
公元4世紀下半葉起，古羅馬建築潮趨衰落。15世紀後，經過文藝復興、古典主義。古典復興以及19世紀初期法國的「帝國風格」的提倡，古羅馬建築在歐洲重新成為學習的範例。這種現象一直持續到20世紀20～30年代。
古羅馬建築的書籍和圖畫在明代末年開始傳入中國。義大利傳教士利瑪竇從義大利索來《羅馬古城輿圖》畫冊3卷，存放北京耶穌會圖書館。1672年，義大利傳教士阿萊尼帶兩冊《廣輿圖說》到中國。這些書裡有羅馬角鬥場、浴場。神廟和羅馬街市的圖畫。此外，17世紀初北京耶穌會圖書館裡有過3冊維特魯威的《建築十書》但古羅馬建築對中國建築沒有發生實際影響。