Ce monument est un hybride rare en Gaule. À la fois amphithéâtre pour les combats et théâtre pour les spectacles, il possède une arène elliptique d’environ 52 mètres sur 44 et une scène de plus de 41 mètres de long. Les estimations de sa capacité varient : environ 16 000 places pour certains chercheurs, près de 17 000 pour d’autres. Il rappelle que Lutèce, future Paris, était déjà une ville tournée vers les grands spectacles.
Le monument se dresse à mi-pente de la montagne Sainte-Geneviève, hors des murs de la cité, comme le voulait l’usage romain. Selon les hypothèses, il est délaissé à partir du IIIe ou du IVe siècle, puis disparaît sous les remblais. Au Moyen Âge, on n’en garde plus que le souvenir d’un lieu-dit appelé les Arènes, devant l’abbaye Saint-Victor, et l’emplacement exact du monument se perd.
Sa redécouverte, lors du percement de la rue Monge en 1867-1868, a failli être éphémère : une compagnie d’omnibus a rasé une partie des vestiges pour installer un dépôt. En 1883, un comité de défense, soutenu par Victor Hugo, a obtenu du conseil municipal la sauvegarde de ce qui subsistait. Le site est classé monument historique depuis 1884, et reste aujourd’hui propriété de la Ville de Paris.