Fu realizzato al centro della città di Nuceria Alfaterna obliterando gli edifici civili precedenti (dei quali sono visibili alcuni mosaici pavimentali). Per quanto riguarda la costruzione, la Rotonda consta di un ambulacro esterno e di un vano centrale delimitato da quindici coppie di colonne con capitelli di marmo pentelico del I-I secolo d.C., sormontate da archi su cui poggia una grande cupola. Le colonne, in marmo pentelico, sono elementi di spoglio recuperate da edifici templari romani ormai in disuso di II e III secolo.

Prelevate da strutture diverse, queste colonne sono ineguali (a volte anche in altezza) tra loro e offrono al battistero la vivace policromia interna. Completamente differenti anche i capitelli. Particolarmente interessanti quelli prelevati dal tempio di Nettuno, ornati da delfini. Al centro dell'edificio è posta la grande vasca battesimale, di oltre sette metri di diametro e profonda 1,30 m rispetto al parapetto elevato di 70 cm dal pavimento. La vasca si presenta ottagonale all'esterno e circolare all'interno e fu utilizzata per immersione dei catecumeni. Nell'edificio vi sono da osservare anche alcuni interessanti affreschi del '300-'400 in due cappelline laterali. Sono presenti evidenti tracce dei restauri borbonici.

Accanto al battistero sorse La Congregazione (o Confraternita) di Santa Caterina di Alessandria (1296). I ruderi della primitiva cappella vennero alla luce durante gli scavi sulla parete Nord della Rotonda. Di forma trapezoidale, è situata a 2,30 metri al di sotto dell'attuale livello della strada. Verso la fine del XVII secolo la Congregazione provvide a costruire una cappella più ampia, ma finì per radere al suolo la parte superiore dell'antica cappellina. Forse questa cappella fu dedicata ai martiri, tra i quali Santa Caterina fu scelta come patrona della fratancia o confraternita di Santa Maria Maggiore.

La struttura ospita anche un piccolo Lapidarium, composto dai reperti marmorei emersi dagli scavi all'interno e nei dintorni della struttura. Sono presenti frammenti di epigrafi commemorative e funerarie che vanno dall'età augustea a quella tardo antica.