La struttura, lungo una percorrenza di circa 22 km, si snodava in un iniziale tracciato sotterraneo per poi proseguire in elevato, dalla tenuta di Torre Angela, il fosso di Vallelunga, della Mistica, di Tor Tre Teste, di Casa Calda, del Casale dei Datteri, di Centocelle e della Marranella. Raggiungeva poi, ancora in elevato, via di Tor Pignattara; da qui poi tornava interrato fino a Porta Maggiore per protrarsi fino al Campo Marzio.

Le semplificate arcate in cortina laterizia, di cui è formato, sono state varie volte rimaneggiate.
Nel III-IV secolo d.C. vennero rifoderati in laterizio, ricompattando così la visione originale della struttura. In questo stesso periodo con piloni furono aggregati altri archi agli originari, in modo da rafforzarne la resistenza, mentre nel V-VI secolo l’insieme strutturale dell’acquedotto venne rifoderato in opera listata (blocchetti di tufo alternati a ricorsi di mattoni).

Si deve al papa Adriano I (772-795): l’intervento di rinforzo dell’impianto mediante l’utilizzo di blocchi di opera quadrata di reimpiego; restauro delle cortine, ancora per mezzo di materiali di reimpiego (tufelli e laterizi disposti con piano di posa ondulato) e delle torri.