Le Colisée, également connu sous le nom d'amphithéâtre flavien, est une immense structure ovale de 189 mètres de long, 156 mètres de large et 48 mètres de haut, avec un périmètre elliptique de 524 mètres. La construction de cet édifice colossal a été réalisée avec la participation de plusieurs groupes d'ouvriers pendant la journée et s'est appuyée sur l'utilisation d'éléments préfabriqués qui ont permis une construction modulaire. Pour cette raison, ce monument est considéré comme un modèle pour les installations sportives modernes, grâce à sa conception ingénieuse qui apporte des solutions aux défis contemporains.

L'architecture du bâtiment est soutenue par une série d'arcs qui entourent les trois premiers niveaux du Colisée. L'esthétique typiquement romaine est ici évidente, avec des arcs en plein cintre s'élevant sur de solides piliers qui servent également de support à des colonnes décoratives. Ces piliers soutiennent les architraves, les frises et les corniches qui délimitent chacun des trois premiers étages.

L'intérieur du Colisée est son plus grand trésor : les gradins (ou cavea) s'étendent sur de nombreuses rangées décalées reposant sur des pilastres de travertin, plutôt que de profiter des pentes naturelles du terrain. Cette disposition crée un système complexe d'allées voûtées et d'escaliers, conçu pour assurer la fluidité de la circulation des grandes foules. La voûte en berceau et la voûte d'arête ont toutes deux été utilisées dans la conception de l'édifice, cette dernière étant plus complexe.

La façade du Colisée s'élève sur un stylobate qui sert de base aux quatre niveaux supérieurs. Le premier étage comporte 80 arcades de style dorique toscan, qui donnent une impression de solidité et de robustesse. Le premier étage, de style ionique, a une base, un fût plus mince que l'ordre dorique et un chapiteau décoré de volutes. Le troisième étage est de style composite, avec des chapiteaux ornés de feuilles d'acanthe. Le quatrième et dernier étage comprend un grenier massif, décoré de colonnes de style corinthien. Ce niveau avait plusieurs fonctions, comme l'augmentation de la capacité du Colisée, l'agrandissement de l'espace intérieur et l'amélioration de l'aspect visuel. À ce niveau, 240 poteaux en bois ont été installés pour soutenir un grand auvent.

À l'intérieur du Colisée, des statues ont été placées entre les colonnes des deuxième et troisième étages, tandis que les allées des tribunes ont été embellies par des reliefs en marbre et en stuc.

La tribune entoure l'arène et sous celle-ci se trouve un sous-sol destiné à faciliter le déroulement des spectacles. Les bêtes étaient amenées à l'arène par un système d'ascenseurs, de couloirs, d'escaliers et d'une distribution soignée des salles et des chambres. En outre, un système de conduction d'eau a été mis en place, permettant de transformer l'arène en un grand bassin pour les naumachies.