Пантеон представляет собой громадную ротонду, увенчанную грандиозным куполом. Наружный вид храма отличается подчеркнутой простотой. Большую часть окружности ротонды составляет глухая стена: только входная сторона, отмеченная мощным портиком, как бы предвещает всю значительность архитектурного образа храмового интерьера, воспринимаемого с особенной остротой по контрасту со сдержанностью архитектурных форм наружного облика здания.
Вошедший в храм зритель оказывается внутри грандиозного подкупольного пространства. Гигантские размеры сооружения (высота храма — 42,7 м, внутренний диаметр купола — 43,5м) в соединении с гармоническими пропорциями и благородной красотой архитектурных форм создают впечатление исключительной силы. Воспринимаемый как своеобразное подобие небесного свода громадный купол, господствующий над обширным пространством ротонды, — такова образная и композиционная тема, призванная воплотить идею сооружения храма, посвященного не одному какому-либо божеству, а всем богам. Пространство в целлах периптераль-ных храмов обычно расчленялось рядами колонн; в Пантеоне же благодаря тому, что купол опирается непосредственно на стены, огромное по объему внутреннее пространство храма, не нарушаемое никакими дополнительными опорами, приобретает исключительное единство и целостность, а центрическая форма ротонды и полусферическое перекрытие придают ему черты гармонической завершенности. При этом внутреннее пространство храма не изолировано от внешнего мира: сквозь большое (диаметром в 9 м) круглое отверстие в центре купола — единственный источник освещения храма — видно голубое небо; через это же отверстие в храм проникают солнечные лучи, образующие сноп света, перемещающийся в соответствии с движением солнца. Таким образом, грандиозное купольное сооружение, само по себе образно выражающее идею царящего над землей небесного свода, словно становится связанным с движением небесного светила.
Тектоническое построение храма отличается чрезвычайной ясностью. Снаружи огромный барабан ротонды расчленен тягами на три яруса; два нижних яруса соответствуют членениям стены в интерьере. Плоский купол опирается на верхнюю часть третьего яруса, которому внутри здания соответствуют два нижних ряда кассет, удлиняющих купол и придающих ему вид правильной полусферы (