Koloseum je jedno od najvećih dostignuća rimske arhitekture i inženjerstva. Izgrađen je od travertina, vulkanskog kamena (tufa), opeke i betona, materijala koji su Rimljani majstorski kombinovali. Kameni blokovi povezivani su gvozdenim spojnicama, bez upotrebe maltera, što je doprinosilo čvrstoći konstrukcije.
Građevina je imala četiri nivoa, sa sistemom lukova i stubova u dorskom, jonskom i korintskom stilu. Posebno je značajan složeni sistem hodnika, stepeništa i izlaza, koji je omogućavao da se i do 50.000 gledalaca brzo i bezbedno evakuiše. Ovakav sistem postao je uzor za moderne stadione.
