La costruzione è in blocchi di travertino e in opera laterizia, le pareti interne sono rivestite di stucco sobriamente decorato.
Lo Stadio di Domiziano, esempio di stadio in muratura sinora conosciuto al fuori della Grecia e del mondo orientale, ha forma circense (mt. 265x106) con i lati più lunghi paralleli, uno dei lati brevi curvilineo e l'altro leggermente obliquo; si differenzia dal circo per le dimensioni più ridotte e per l'assenza della spina e dell'obelisco.
La facciata esterna era costituita da una doppia serie di arcate poggianti su pilastri: l'inferiore di ordine ionico, il superiore di ordine corinzio; su ognuno dei lati si apriva un ingresso.
Numerosi sono i gruppi marmorei e statue singole, che probabilmente erano ubicate nei fornici superiori o alloggiate nelle nicchie delle aule del piano terreno, rinvenuti nelle immediate vicinanze dello Stadio.
Alle decorazioni dello Stadio è tradizionalmente riferito il cosiddetto Pasquino, rinvenuto in piazza Navona presso l'angolo con Via della Cuccagna e raffigurante il gruppo di Patroclo e Menelao; ma è da notare che anche in altri scavi effettuati in vari tempi lungo le strade che circondavano sui quattro lati l'edificio sono state trovate altre statue certamente riferibili alla decorazione del monumento.