La basilica copre un'area di 100 x 65 m, essa comprendeva una grande navata centrale, orientata in senso est-ovest, lunga 80 m e larga 25, la cui altezza raggiungeva in origine i 35 m.; particolarmente grandiosa doveva essere la volta centrale, costituita da tre immense crociere poggianti su otto colonne alte 14,50 m, di marmo proconnesio (l'unica superstite fu fatta togliere da papa Paolo V nel 1613 e collocata nella Piazza di S. Maria Maggiore, dove ancora oggi si trova). Le lastre di bronzo dorato del tetto furono tolte da Onorio I nel 626 per coprire la prima basilica di S. Pietro.