Il tempio fu costruito dopo la morte dell'imperatrice Faustina, sposa di Antonino Pio, nel 141 d.C., e le fu dedicato per senatoconsulto come riferisce l'epigrafe sulla facciata: DIVAE FAVSTINAE EX S C. Alla morte di Antonino Pio, nel 161 d.C., il tempio fu dedicato anche a lui e fu inserita una riga sopra l’iscrizione precedente: DIVO ANTONINO ET.
Il tempio poggia su un elevato podio in opera quadrata di tufo, rivestito originariamente all’esterno in lastre di marmo, con una scalinata sulla parte anteriore (quella ora esistente, in mattoni, è moderna) e con al centro l'altare, costituito da un parallelepipedo in laterizio, di cui restano alcune porzioni.
L'edifico ha una cella a pianta rettangolare con pareti in opus quadratum di peperino; la cella è preceduta da un pronao esastilo con gigantesche colonne monolitiche in marmo cipollino proveniente dall'isola di Eubea; svettano per ben 17 metri e sono coronate da capitelli corinzi. Nella parte alta le colonne hanno alcuni solchi obliqui, che servivano per avvolgere le corde con le quali si cercò invano di far crollare il pronao per recuperare il marmo; esse dovettero tuttavia presentare una resistenza ben maggiore del previsto. Su una colonna del pronao sono presenti alcuni graffiti raffiguranti statue forse anticamente esistenti presso il tempio, tra cui un Ercole con il leone Nemeo. La trabeazione è ornata da un fregio continuo di strumenti sacrificali, grifi e ghirlande.
Sul lato destro del tempio è stata rinvenuta parte di un sepolcreto arcaico in uso tra il IX e l’VIII secolo a.C. nella valle del foro, prima che questa venisse pavimentata in epoca regia.
Nel tempio pagano si instaurò probabilmente già nel corso del VII secolo la chiesa di San Lorenzo in Miranda; essa fu totalmente rifatta in veste barocca nel 1602 ad opera di Orazio Torriani, elevandola di 6 metri per farla emergere dal progressivo interramento del foro romano e occupando la cella e le colonne interne del pronao.
