Арена Колизея имела овальную форму размером 76x44 м и представляла собой деревянный настил, покрытый песком для впитывания крови и мочи. Иногда его могли окрашивать с помощью сурика или горной зелени в красный или зеленый цвет (Suet. Саlig. 18. 3; PI. Nat. Hist. XXXIII. 27.90). Под ареной первоначально находились приспособления для заполнения внутреннего пространства амфитеатра водой из близлежащих водоемов в тех случаях, когда давались представления на мифологические сюжеты, устраивались с использованием моделей кораблей имитации морских сражений или охоты на водных животных — крокодилов и гиппопотамов. Затем, около середины II в. н. э., под ареной соорудили целый комплекс подземных помещений (гипогеум) высотой от 5,50 до 6,08 м, разделенных специальными проходами, а также клетки для диких зверей. Два подвальных коридора делили все пространство под ареной на четыре части. Центральный коридор находился на главной оси здания. Отсюда начинался проход, который вел в так называемую «Большую школу» для подготовки императорских гладиаторов.
Обширный гипогеум был открыт археологами в начале XIX в., в годы оккупации Рима наполеоновскими войсками. По площади он намного превосходит саму арену, так как по краям подземелья располагались вместительные склады декораций и оружия, комнаты для переодевания и для обслуживающего персонала. Судя по надгробным надписям, среди тех, кто обеспечивал проведение зрелищ, были врачи, оружейники, архивариусы, посыльные, привратники, смотрители за дикими животными. Специальные служители помогали гладиаторам надевать доспехи и готовить оружие перед выступлением, а массажисты постоянно поддерживали их спортивную форму. Большую роль в период проведения игр играл оркестр, который пронзительными звуками оповещал зрителей о различных моментах состязаний. Сначала ведущая роль в оркестре принадлежала горнисту и трубачу, а в период правления Нерона к ним добавился музыкант с гидравлическим органом.
Во время утренних представлений с помощью 60 лифтов, каждый из которых обслуживали восемь человек, животных или декорации с людьми, их устанавливающими, в считанные минуты доставляли наверх, почти до уровня арены. Подъем шел либо по вертикали (клетки с животными), либо по наклонным брусьям под углом около 30° (платформы с декорациями). Еще один ряд подсобных помещений размещался в галерее, называвшейся «карцер», непосредственно вокруг арены. Для безопасности зрителей арену окружала стена высотой до 4 м, но, разумеется, этого было мало и, судя по найденному в Колизее граффито, ее дополняла металлическая решетка.
Отдельной мерой безопасности могло стать размещение по всему амфитеатру солдат, препятствовавших возникновению беспорядков из-за столкновений болельщиков. О том, какого накала могли достигать страсти в такой момент, свидетельствует характерный эпизод из истории Помпей, удостоившийся упоминания в «Анналах» Тацита: «Начавшись с безделицы во время представления гладиаторов… вспыхнуло жестокое побоище между жителями Нуцерии и Помпей… Задирая сначала друг друга насмешками и поношениями, они схватились затем за камни и наконец за оружие, причем взяла верх помпейская чернь, в городе которой давались игры. В Рим были доставлены многие нуцерийцы с телесными увечьями, и еще большее их число оплакивало гибель детей или родителей» (Тас. Ann. XIV. 17). В итоге разбушевавшиеся помпейские «фанаты» были наказаны запретом на организацию гладиаторских игр в течение долгих десяти лет. Правда, три года спустя это жесткое решение было отменено, возможно, в связи с поразившим город мощным землетрясением 62 г. н. э., ставшим предвестием уничтожившей его катастрофы. Один из помпейских гладиаторов, успевший обзавестись собственным домом, заказал художнику представить стычку между помпейцами и нуцерийцами в настенной росписи. Здание амфитеатра изображено на фреске с высоты птичьего полета. Мы можем видеть сцену боя на арене, натянутый над частью зрительских мест веларий, вокруг скопище различных лавок со всякой снедью и мелкими товарами для пришедших на представление людей, и буквально повсюду — дерущихся горожан. Вероятно, такие кровавые побоища могли периодически происходить и в других городах.