Największy amfiteatr w Rzymie, symbol antycznego Rzymu, został wzniesiony za czasów dynastii Flawiuszy, stąd jego nazwa Amphiteatrum Flavium. Nazwy Koloseum zaczęto używać w średniowieczu, przypuszczalnie z powodu stojącego w westybulu pobliskiego Domus Aurea ogromnego brązowego posągu Nerona, przedstawiającego cesarza jako boga słońca.
Budowę teatru rozpoczął Wespazjan, w dolinie pomiędzy wzgórzami Caelius, Palatyn i Eskwilin, na miejscu sztucznego jeziora, nad którym stała rezydencja Nerona i które osuszono. Intencją Wespazjana było oddać ludowi rzymskiemu, to czego tyran Neron go pozbawił, a także zbudować miastu wielki, stały amfiteatr Taurusa na Polu Marsowym, wzniesiony przez Nerona po pożarze 64 r., był już za mały. Prace budowlane rozpoczęto na początku panowania Wespazjana i w 79 r. gmach poświęcono, choć miał dopiero dwie kondygnacje zewnętrzne i pierwsze trzy biegi schodów wewnątrz. Czwartą i piątą kondygnację dobudowano za Tytusa i w 80 r. odbyły się w nim inauguracyjne igrzyska, trwające 100 dni. Za Domicjana amfiteatr rozbudowano do obecnych rozmiarów. Źródła podają, że wtedy dodano ad clipea, czyli brązowe tarcze, dekorujące attykę, a także maenianum summum, trzecią kondygnację drewnianych siedzeń. Zbudowano też podziemne pod areną, w związku z czym nie można już było przeprowadzać „bitew morskich”, co wymagało zalania areny wodą. Nerwa, Trajan i Antoninus Pius też prowadzili prace w Koloseum. W 217 r. piorun spowodował pożar gmachu, po którym odbudował go Aleksander Sewer. Później Koloseum restaurowali Gordian III i Decjusz. Uszkodziły go także trzęsienia ziemi w 429 i 443 r. Odoaker odbudował niższe kondygnacje, o czym dowiadujemy się z inskrypcji, na których można też odczytać imiona senatorów
z lat 476-483 r. Ostatnią próbę odbudowy podjął Teodoryk, potem amfiteatr całkiem zaniedbano.
W średniowieczu Koloseum było twierdzą rodu Frangipanich, potem, po kolejnych trzęsieniach ziemi, brano już tylko stamtąd bloki trawertynu do budowy nowych pałaców, aż do XVIII w., kiedy to papież Benedykt XV konsekrował budowlę.
Koloseum zbudowane jest na planie elipsy, której osie mają całkowitą długość 188 i 156 m, a wewnątrz amfiteatru 86 i 54 m. Wysokość budowli wynosi prawie 49 m. Fasada zewnętrzna ma cztery kondygnacje i zbudowana jest z trawertynu. Każda z niższych trzech kondygnacji ma 80 łuków wspierających się na filarach i obramowanych trzy czwarte kolumnami – na pierwszej kondygnacji doryckimi, na drugiej jońskimi, a na trzeciej korynckimi. Zwieńczone są one attyką, która jest równocześnie czwartą kondygnacją, co podkreślają korynckie pilastry, oddzielające od siebie ściany z oknami i ślepe, na których kiedyś znajdowały się pozłacane tarcze. Słupy wielkiego baldachimu (velatium), chroniącego widzów przed słońcem, wpuszczono między kroksztyny. Baldachim rozwijali żeglarze z Misenum. Wejścia do amfiteatru były numerowane, tylko cztery z nich, na końcu obu osi elipsy, nie miały numerów i były przeznaczone dla osób z wyższych klas społecznych,
np. urzędników miejskich, kapłanów, westalek. Wejście od północy miało niewielki, dwukolumnowe portyk, z którego ozdobiony stiukami korytarz wiódł do loży cesarskiej. Zewnętrzne arkady prowadziły do bliźniaczych kręgów korytarzy, z których schody wiodły się do poszczególnych wejść (vomitoria) na widownię (cavea). Na drugiej kondygnacji były podobne, podwójne krużganki, na trzeciej także, ale niższe, a na ostatniej na wysokości attyki, dwa pojedyncze korytarze były jeden na drugim.
Widownię od areny oddzielało prawie czterometrowe podium, za którym były loże honorowe. W poziomie widownia była podzielona na trzy piętra murowanymi ścianami.
Pierwsze dwa piętra miały marmurowe siedzenia, a prowadzące do wyjść schody dzieliły je na sektory. W ten sposób można było oznaczyć miejsca na widowni numerem poziomu, klina i siedzenia. Trzecie piętro miało rzędy drewniane i było oddzielone od drugiego wysokim murem. Była tam kolumnada z galerią dla kobiet, nad którą znajdował się taras ze stojącymi miejscami dla plebsu.
Im wyżej ktoś siedział lub stał w amfiteatrze, do tym niższej klasy społecznej należał. Loża cesarska znajdowała się na południowym końcu krótszej osi. Siadywali w niej także konsulowie i westalki. Ostatnia loża była przeznaczona dla senatorów. Zachowanie w niektórych rzędach inskrypcje wskazują na to, że miejsca rezerwowano dal określonych kategorii obywateli.
Arenę początkowo pokrywała drewniana podłoga, którą w razie potrzeby można było usunąć. Podczas walk z dzikimi zwierzętami widzów chroniła metalowa krata, zwieńczona słoniowymi kłami i z umieszczonymi poziomo obracającymi się walcami, które miały uniemożliwić wdrapanie się na nią. Pod podłogą areny znajdowało się wszystko, co było potrzebne do spektakli : klatki dla zwierząt, elementy scenografii,magazyny broni dal gladiatorów, maszyneria itp. Pomieszczenia te i korytarze między nimi trzy bardzo funkcjonalne połączone ze sobą kręgi. W 30 niszach, w zewnętrznej ścianie, były przypuszczalnie windy do przenoszenia gladiatorów i zwierząt na arenę. W Koloseum Mieściło się ok. 50 tys. widzów.
Podczas budowy Koloseum racjonalnie wykorzystano basen sztucznego jeziora koło Domus Aurea, zmniejszając w ten sposób znacznie zakres robót ziemnych. Po osuszeniu terenu położono fundamenty, w wielkiej eliptycznej platformie z cementu osadzono filary z trawertynu, tworząc szkielet budowli aż do trzeciej kondygnacji, ze ścianami z bloków tufowych i umieszczonych między nimi cegieł. Tym sposobem uzyskano możliwość dalszych prac jednocześnie na różnych kondygnacjach : budynek podzielono na cztery sektory, w których pracowały równocześnie cztery ekipy budowlane.
W Koloseum wystawiano najrozmaitsze spektakle: walki gladiatorów, walki z dzikimi zwierzętami, bitwy morskie. Sławna była rekonstrukcja bitwy morskiej między Koryntem a Korkyrą, w której brało udział ponad 3000 ludzi. Było to za panowania Tytusa Walki gladiatorów były to pojedynki, z reguły na śmierć i życie. W czasie walk skazani w walce z dzikimi zwierzętami nie mieli żadnej broni. Świadectwo tych krwawych igrzysk można znaleźć u starożytnych autorów, którzy podają, że np. w igrzyskach dla uczczenia triumfu Trajana nad Dakami brało udział 10 tys. gladiatorów i 11 tys. dzikich zwierząt. piszą też o wielkiej liczbie dzikich zwierząt zabitych na igrzyskach zorganizowanych przez Probusa.
Jeśli chodzi o martyrologię chrześcijan na arenie Koloseum, to nie wiadomo, ile prawdy jest w tych podaniach. W 397 r. Honoriusz wydał edykt, zabraniający walk gladiatorów, które jednak wznowiono za Walentyniana III. Od 438 r. dozwolone były tylko walki ze zwierzętami, tracąc swoje znaczenie w miarę upływu lat. Ostatni taki spektakl odbył się w 523 r. za panowania Teodoryka.