万神殿是至今完整保存的唯一一座罗马帝国时期建筑，始建于公元前27-25年，由罗马帝国首任皇帝屋大维的女婿阿格里帕建造，用以供奉奥林匹亚山上诸神，可谓奥古斯都时期的经典建筑。公元80年的火灾，使万神殿的大部分被毁，仅余一长方形的柱廊，有12.5米高的花岗岩石柱16根，这一部分被作为后来重建的万神殿的门廊，门廊顶上刻有初建时期的纪念性文字，从门廊正面的八根巨大圆柱仍可看出万神殿最初的建筑规模。
万神殿上面的字样为MAGRIPPALFCOSTERTIVMFECIT的字样，乃拉丁语，其中文含义为：“吕奇乌斯的儿子、三度执政官玛尔库斯阿格里巴建造此庙”。
现今所见的万神殿主体建筑是亚德里亚诺大帝于公元120-124年所建，为43.4米高的圆形堂，其内仍供奉罗马的所有神袛。公元609年万神殿被赠予教皇，随即改为天主教堂，将多尊圣骸保存于内，更名为圣玛丽亚教堂，后拉特朗协约将其定位意大利国立教堂。也正是因此，万神殿才在后来幸存下来，没有被视为异教建筑而毁灭。
万神殿是古罗马建筑艺术的杰作。万神殿的底平面直径也为43.4米，与高度相等。万神殿下半部为空心圆柱形，从高度一半的地方开始，上半部为半球形的穹顶，穹顶的墙面厚度逐渐减小，其下方墙厚6米，与万神殿下半部墙壁等厚，到顶部则递减为1.5米。为使穹顶墙厚的递减更有利于万神殿整体建筑的稳固，万神殿穹顶内壁被整齐划分为5排28格，每一格皆被由上而下雕凿凹陷，不仅使墙厚的递减更为合理，也增加了万神殿内部的美观性。