El mausoleo tiene planta con forma de cruz griega, siendo la nave principal más larga que el transepto.

En cuanto a su apariencia exterior, presenta un aspecto muy clásico: fábrica de ladrillo y piedra unidos por argamasa.

El edificio posee arcos ciegos al exterior, y un tejado cubierto de tégula plana vertiendo a cuatro aguas en el cuerpo central y a dos aguas en los laterales.

Sus grandes novedades se aprecian en el interior y en la forma de la planta: su crucero se cierra con una cúpula vaída no trasdosada, y con bóvedas de cañón en los laterales.

El edificio (antiguamente el oratorio de una iglesia más amplia dedicada a la Santa Cruz) contiene tres sarcófagos; el más grande de ellos se dice que era el de Gala Placidia, y que su cuerpo embalsamado se depositó aquí en posición sedente, vestida con el manto imperial; en 1577, sin embargo, el contenido del sarcófago se quemó accidentalmente.