In origine il Pantheon era un tempio dedicato a tutti gli dèi, mentre dal VII secolo ad oggi è una chiesa cattolica, chiamata Santa Maria ad Martyres.
Il primo Pantheon fu realizzato nel 27-25 a.C. da Marco Vipsanio Agrippa, genero di Augusto, fra i Septa Iulia e la Basilica di Nettuno, ad opera di Lucio Cocceio Aucto.
Grazie al ritrovamento dei suoi resti, avvenuto alla fine del XIX al di sotto dell’attuale edificio, sappiamo che il tempio aveva la pianta rettangolare con cella disposta trasversalmente, era rivolto verso sud, era preceduto da un pronao sul lato lungo, mentre nella parte davanti si trovava un'area scoperta circolare, che lo sperava dalla basilica di Nettuno.
Edificato in blocchi di travertino rivestiti da lastre di marmo, e decorato dall'artista Diogenes di Atene, il tempio di Agrippa fu distrutto dal fuoco nell'80, ma subito restaurato sotto Domiziano.
Sull’attuale edificio è tuttora presente l'iscrizione originale di dedica del tempio che recita: “M.Agrippa .L.F.COS.TERTIVM.Fecit, e che significa "Marco Agrippa, figlio di Lucio, console per la terza volta, edificò".
Seguirono i lavori di rifacimento da parte di Adriano, durante i quali si procedette all’orientamento dell’edificio verso nord, all’occupazione dell’intero spazio da parte del pronao e della struttura di collegamento con la cella, e al rimaneggiamento della rotonda al fine di farla coincidere con la piazza augustea circolare che divideva il Pantheon dalla basilica di Nettuno.
Il tempio di Adriano era preceduto da una piazza porticata su tre lati, presentava una pavimentazione con lastre di travertino, nonché vi era una struttura rettangolare intermedia che collegava il pronao ad una cella rotonda.
Il pronao si componeva di otto colonne di granito grigio in facciata (ottastilo) ed era accessibile dalla piazza per mezzo di cinque gradini.
La facciata accoglie nel fregio l'iscrizione di Agrippa in lettere di bronzo, mentre sull’architrave l’iscrizione relativa ad un restauro avvenuto sotto Settimio Severo.
Il frontone si pensa fosse decorato da statue in bronzo che riproducevano un’aquila ad ali spiegate.
Lo spazio interno del Pantheon è diviso in tre navate per mezzo di due file di quattro colonne; la navata centrale conduce alla porta di accesso della cella, mentre le due laterali terminano su nicchie che si pensa abbiano accolto le statue di Augusto e di Agrippa.
I fusti delle colonne erano in granito grigio e rosso, mentre i capitelli corinzi, le basi e gli elementi della trabeazione erano in marmo bianco pentelico.
Il timpano nonostante sia attualmente liscio, conserva ancora i fori che sostenevano la decorazione bronzea.
Il tetto a doppio spiovente è sorretto da capriate lignee, sostenute da muri con archi che poggiano su file di colonne.
Il pronao è collegato alla cella per mezzo di una struttura in opera laterizia, caratterizzata da due pilastri che si appoggiano alla rotonda, e collegati da una volta.
Alla parte superiore della rotonda vi si può accedere anche dalle scale presenti nei pilastri.
La parete della struttura intermedia è rivestita con lastre di marmo pentelico, e decorata da un ordine di lesene, tra le quali sono inseriti pannelli decorativi con ghirlande e strumenti sacrificali.
La facciata è caratterizzata da un frontone in laterizio, nascosto dal pronao.
La rotonda, esternamente, crea un corpo cilindrico che rappresenta la continuazione in verticale del tamburo, mentre tra la cupola e il muro esterno è presente un’intercapedine dove sono disposte delle camere finestrate. Internamente, invece, la rotonda è costituita da un cilindro coperto da una semisfera.
Al livello inferiore vi sono sei nicchie caratterizzate da due colonne sul fronte, più la nicchia dell'ingresso e l'abside; tra le nicchie vi è un ordine di lesene tra le quali a loro volta vi sono otto edicole su un alto basamento.
Al contrario, al livello superiore, in opus sectile, vi era un ordine di lesene in porfido che incorniciavano delle finestre che si affacciano sul primo corridoio anulare.
La pavimentazione della rotonda è leggermente convessa, in modo tale che la pioggia che scende all'interno del tempio attraverso l'oculo della cupola, possa defluire verso dei canali di scolo.
La cupola del Pantheon è internamente decorata da cinque ordini di ventotto cassettoni, ad eccezione della fascia più vicina all'oculo che è liscia.
Dall’oculo entra la luce che illumina la cupola, ed è delimitato da una cornice di tegoloni rivestiti in bronzo.
Esternamente, la parte inferiore della cupola è nascosta da una sopraelevazione del muro della rotonda, ed è articolata in sette anelli sovrapposti, dei quali quelli inferiore sono rivestiti in lastre di marmo, mentre quelli superiori sono coperti da tegole in bronzo dorato.
Secondo le fonti il Pantheon venne restaurato dapprima sotto Antonino Pio, e successivamente sotto Settimio Severo.
La sua trasformazione in chiesa avvenne nel 608, anno in cui l’edificio venne donato dall'imperatore bizantino Foca a papa Bonifacio IV.
Da non dimenticare che le originarie tegole in bronzo dorato che rivestivano esternamente la cupola furono tolte per volere di Costante II, imperatore d'Oriente, nel 663 e sostituite con una copertura di piombo, mentre gli altri elementi in bronzo furono portati via sotto papa Urbano VIII Barberini.
Tra le opere d’arte ricordiamo l’affresco dell’ “Annunciazione” di Melozzo da Forlì, collocata nella prima cappella a destra intorno al XV secolo.
A partire dal Rinascimento il Pantheon è stato usato come tomba, non a caso sono conservate le spoglie di: Raffaello Sanzio; Annibale Carracci; Baldassarre Peruzzi; Arcangelo Corelli; e Vittorio Emanuele II con il figlio Umberto I e la sua consorte regina Margherita.