
O edifício onde se encontra instalado o Museu data do séc. XVII sendo originalmente constituído por dois pisos. Apesar de se desconhecer a data exacta da sua construção, a pedra de armas que ainda hoje se pode observar na fachada, permite atribuír uma cronologia, de fundação ou de remodelação, como pretendem ver alguns autores, entre eles o célebre olisipógrafo Júlio de Castilho, para o período em que foi arcebispo de Lisboa D. Afonso Furtado de Mendonça.
No segundo piso pode ainda hoje contemplar-se uma pedra de armas pertencente ao arcebispo D. Afonso Furtado de Mendonça, prelado responsável pela diocese de Lisboa entre os anos de 1627 e 1630.
No piso térreo abrem-se quatro janelas quadradas, de espesso gradeamento e molduras estreitas, posicionadas a altura elevada do chão. A separação com o andar superior é sublinhada por uma sércia contínua, relevada, de perfil recto, que contrasta com o pequeno pé direito do piso. Aqui abrem-se portas altas em igual número do andar inferior e posicionadas no mesmo alinhamento vertical. O cunhal do lado poente é composto por cantarias de calcário.
No piso inferior deste edifício, em espaço hoje visitável, localizavam-se as cavalariças da Sé. Dessa antiga funcionalidade do espaço, conservam-se um tanque e 24 manjedouras. Este espaço não pertence ao Museu do Teatro Romano e tem uma entrada independente no piso inferior do edifício com frente para a R. Augusto Rosa.


Nestas imagens , pode observar-se o edifício em 1971, onde hoje se encontra instalado o Museu do Teatro Romano e a fachada do edifício na actualidade, não se vislumbrando grandes alterações arquitectónicas.

O projecto de arquitectura implementado em 2001 procurou respeitar a traça original do edifício. Esta regra foi igualmente seguida no interior, onde se equacionou a alteração do espaço respeitando o existente. Deste modo, foram mantidas as estreitas colunas de ferro que suportam o mezanino construído na primeira metade do séc. XIX, resultado de uma adaptação que o edifício sofreu para o funcionamento de uma fábrica de malas. Permaneceu igualmente a estrutura metálica do tecto, tendo-se optado pela colocação de grandes placas de vidro com vista à obtenção de uma intensa iluminação do espaço.
O Museu do Teatro Romano não se confina a este edifício. O espaço museográfico abrange ainda edifícios contíguos, integrando várias áreas de escavação arqueológica. Estas áreas localizam-se quer no interior de um edifício pós-pombalino também com entrada pela Rua de S. Mamede, quer no pátio adjacente (respectivamente 3-b e 3-a da Rua de S. Mamede).
Deste pátio, onde recentemente teve lugar mais uma campanha arqueológica, é possível desfrutar de uma vista magnífica sobre o casario e o rio, paisagem que, na época romana, terá pesado de igual modo, na escolha deste local para a edificação do Teatro. Na sua grande maioria, a implantação dos teatros em época romana obedecia a critérios topográficos e de salubridade, sendo a beleza do sítio um dos aspectos contemplados já que os teatros se localizavam em locais altaneiros.