E’ uno dei maggiori edifici del Foro Romano; la costruzione fu iniziata da Massenzio sull'area dove in precedenza erano gli Horrea Piperataria, ovvero i magazzini delle spezie; venne terminata solo da Costantino.
La pianta della basilica è quella classica con tre navate, di cui la centrale più grande e alta rispetto alle due navate laterali; è scandita da enormi colonne monolitiche di marmo proconnesio, tutte andate perdute tranne una che venne collocata nel 1613 di fronte alla chiesa di Santa Maria Maggiore.
Nel progetto di Massenzio l'ingresso si doveva ubicare sul lato E, rivolto verso il Colosseo, con una sorta di atrio trasversale da cui si passava nella navata centrale (lunga 80 m, larga 25 m, alta 35 m). La navata era sostenuta da poderosi pilastri in laterizio che la dividevano in tre sezioni, ognuna coperta con una vastissima volta a crociera, e si concludeva verso N con un'abside semicircolare. All'interno di questa abside era un enorme acrolito originariamente effigiante Massenzio ma poi adattato per raffigurare Costantino; aveva le parti scoperte del corpo in marmo, il resto in bronzo dorato). I frammenti marmorei trovati nel 1487 (la testa, alta 2,60 m, e un piede, lungo 2 m) sono ora esposti nel cortile di Palazzo dei Conservatori in Campidoglio.
In corrispondenza del lato della basilica rivolto verso la via Sacra fu aperto un nuovo ingresso all’epoca di Costantino, che ruotò l'asse principale dell’immenso edificio mantenendo però invariata la tripartizione delle navate. L'ingresso era preceduto da una scalinata, necessaria per superare il dislivello tra la via Sacra e la basilica, e da un protiro abbellito da 4 colonne monolitiche di porfido.
La basilica costituiva la sede del Praefectus Urbi, la più rilevante carica cittadina in età tardo-antica; nell'abside della navata nord nel IV secolo d.C. fu inoltre posto il Secretarium Senatus, ovvero il tribunale per i processi ai senatori, che in precedenza era presso la Curia. Di tutta la basilica di Massenzio e Costantino resta oggi in piedi solo la navata nord, con le sue spettacolari arcate con volta a cassettoni originariamente stuccati. Tutto il resto dell’edificio collassò forse già con il terremoto dell’epoca di papa Leone IV, alla metà del IX secolo, e molti suoi materiali, tra cui le tegole di bronzo dorato del tetto fatte asportare da papa Onorio I nel 626 per la basilica di San Pietro, vennero riutilizzati in altre costruzioni di Roma.
