La Cronaca di Santa Maria del Principio attribuisce la costruzione del battistero all'imperatore Costantino, contemporaneamente alla basilica di Santa Restituta. La costruzione del battistero è attribuita al vescovo Severo, il dodicesimo della cronotassi episcopale partenopea (362-408), oppure al vescovo Sotero (465 - 468), o al vescovo Vincenzo (554 - 578), poiché il Chronicon episcoporum neapolitanae ecclesiae riferisce che entrambi edificarono un battistero "intus Episcopio". I resti dell'edificio sono datati al IV secolo, con rimaneggiamenti nel V.
L'edificio battesimale è costituito da piccoli conci di tufo e si compone di due parti ineguali: la sala battesimale propriamente detta, a pianta quadrata (lato di 7,60 m) e collegata con la basilica di Santa Restituta sul lato sud, ed un portico rettangolare (4,80 x 6,25 m) sul lato nord, separato dalla sala tramite quattro sottili colonne e coperto da una bassa volta.
Il porticato presenta due aperture, di cui una si affaccia sulla sala battesimale e porta al palazzo episcopale, l'altra conduce in una sala della curia diocesana. Il pavimento del portico è in mattoni. Le quattro identiche colonne che marcano il passaggio tra i due locali non sono equidistanti tra loro e presentano fusti privi di base, sormontati da quattro semplici capitelli a cubo ornati da croci monogrammatiche con l'alpha e l'omega.
La volta e il tamburo del battistero erano ricoperti di mosaici datati al V secolo. Lo sfondo presenta una tonalità predominante di blu turchese e verde, con parti in oro. Ne sono rimaste alcune scene, in parte frammentarie.
La calotta della volta è decorata con un cielo punteggiato da stelle d'oro, bianche e blu, a otto raggi, di ineguale grandezza, e sul quale si staglia il monogramma di Cristo (Chrismon) tra le lettere alfa e omega. Al di sopra della croce compare la mano di Dio che regge una corona di alloro annodata da due nastri le cui estremità svolazzano a destra e sinistra.