Il palazzo Imperiale dell'Arena, conosciuto anche come collegio Maria Luigia, è un grande edificio dalle forme neoclassiche; vi ha sede l'antico convitto nazionale Maria Luigia, comprendente una scuola primaria, una secondaria di primo grado e tre secondarie di secondo grado: un liceo classico, un liceo scientifico e un liceo classico europeo.

Il palazzo originario fu innalzato a partire dal 1158 sulle rovine dell'enorme arena di epoca romana, distrutta dai barbari nel VI secolo, quale residenza imperiale di Federico Barbarossa; l'edificio, imponente per le dimensioni e per lo sfarzo, fu completato intorno al 1162, consentendo al Barbarossa di soggiornarvi già nel 1164. Il palazzo, che sorgeva in posizione decentrata, fu contestualmente collegato al resto della città attraverso una serie di strade, tra cui il lungo borgo Regale, che trasse il nome proprio dall'edificio.

Costruita nel XVI secolo, la Sala dei Giganti fu decorata tra il 1572 e il 1573 dal pittore Lattanzio Gambara, per volere di Antonio Tommaso Lalatta; gli affreschi furono restaurati tra il 2008 e il 2009. Le due pareti lunghe contrapposte sono coperte da dipinti raffiguranti sei alte statue di antiche divinità, poste tra le finestre e le false finestre. Sulla porta d'accesso è inoltre rappresentato il committente dell'opera. Sulla volta di copertura è infine raffigurata la Battaglia di Lepanto.

La biblioteca sorge in adiacenza alla Sala dei Giganti. La volta a padiglione, affrescata da Michelangelo Anselmi nella prima metà del XVI secolo, raffigura quattro scene, tre delle quali riferite a episodi dell'Antico Testamento, mentre la quarta, raffigurante i Pretendenti di Maria al Tempio, risulta di difficile interpretazione; il resto della copertura è dipinto a chiaroscuro con un finto colonnato intervallato a una serie di nicchie contenenti i 12 apostoli.

Il teatrino, al primo piano, costruito da Nicola Bettoli tra il 1821 e il 1829, fu decorato con affreschi da Giovanni Gaibazzi nel 1865; sviluppato su una pianta rettangolare, può accogliere fino a 178 persone. Lungo i tre lati della sala, fino all'imbocco del boccascena, si sviluppa al secondo ordine una balconata retta da mensole, che si conclude, sul lato opposto al palcoscenico, in un palco ornato sul fondo con una finta architettura prospettica.