El Panteón tiene forma circular y consiste en un espacio con paredes cilíndricas rematadas por una gigantesca bóveda hemisférica abierta en lo alto con un gran orificio de 8,92 metros de diámetro. El diámetro de este recinto (y por tanto de la cúpula) es de unos 43, 30 metros y equivale a la altura del edificio. La planta circular hace las veces de tambor de la cúpula, que en realidad es la mitad de una esfera que va disminuyendo progresivamente de espesor, partiendo de su parte baja hasta la cúspide. En el centro de la cúpula su ojo circular aún conserva parte de su revestimiento original de bronce.