Presenta la planta elíptica característica d'aquest tipus d'edificis, amb les grades per al públic i l'arena on se celebraven les lluites de gladiadors entre si o contra animals salvatges i, també lluites entre animals de la mateixa o de diferent espècie.

Les grades estaven protegides del possible atac de les feres per un pòdium. Els fragments de pòdium aquí exposats conserven part d'una inscripció monumental al·lusiva a l'emperador Heliogàbal (218-222 dC), sota el mandat del qual es va renovar totalment l'amfiteatre. Per sota del nivell de l'arena hi havia uns fossats amb els serveis auxiliars necessaris per a l'espectacle.

Mitjançant contrapesos era possible elevar les gàbies amb feres o bé elements per cobrir l'edifici (velum), que protegien el públic del sol o la pluja.

L'estudi dels materials recuperats en aquest esdifici permet datar la seva construcció en temps de la dinastia Flàvia, amb la segona meitat del s. I dC.

L'any 259 dC foren martiritzats a l'arena de l'amfiteatre el bisbe tarragoní Fructuós i els seus diaques Auguri i Eulogi. En commemoració del fet es va construir, en el mateix lloc, una basílica visigòtica. Posteriorment, al s. XII, s'hi superposà l'església romànica de Santa Maria del Miracle.