Die Panteon bestaan uit twee argitektoniese hoofelemente - 'n pronaos of voorkamer tot die heiligdom met 'n reghoekige plattegrond en tempelfasade in sy noordelike gedeelte (wat met sy magtige fries en timpaan oor agt sierlike Korintiese granietsuile ietwat disproporsioneel lyk), en 'n ronde sentraalbou met koepeldak in die suide. Die oorgang tussen die twee elemente is vir traphuise gebruik. Een van die mees innovatiewe argitektoniese elemente is die Panteon se koepel, een van die vroegste strukture waarvoor 'n betonmengsel (opus caementitium of caementicium genoem) gebruik is - met ligte vulkaniese tuf- en puimsteen in die boonste kringe.
Die gesofistikeerde ontwerp waarborg 'n maksimum aan stabiliteit ondanks die betreklik lae gewig en getuig van die presiese kennis in verband met beton as boumateriaal, maar ook van die sorgvuldige beplanning wat die projek geverg het. Om 'n soortgelyke meesterwerk van bou- en ingenieurskuns te skep (met die grootste nie-versterkte betonkoepel ter wêreld), sou selfs vir huidige spesialiste, ondanks die beskikbaarheid van die modernste hulpmiddele, 'n uitdaging wees. Die Panteon se ontwerp word deur sommige deskundiges aan die befaamde argitek Apollodorus van Damaskus toegeskryf, alhoewel sy betrokkenheid by die bouwerk nie deur antieke bronne bevestig kan word nie.
Sy nuwe funksie as kerkgebou het verseker dat die Panteon die enigste antieke Romeinse gebou is wat meer of min in sy oorspronklike toestand bewaar gebly het en nie, soos ander geboue en strukture, geplunder is as 'n maklike bron van boumateriaal. Die pousdom het daarnaas oor die nodige finansiële middele vir sy onderhoud beskik. So word die Panteon tans onder die bes bewaarde voorbeelde van antieke Romeinse boukuns gereken.
Die Heilige Mis word weekliks op Sondae en kerklike feesdae gevier. Die mis op Pinkstersondag is besonder gewild - sedert 1995 word die koepel op hierdie dag deur brandweermanne beklim wat rooi roosbloeisels deur die opening laat reën - as simbool vir die neerdaal van die Heilige Gees op die Apostels. Die bloeisels word deur 'n kerkgemeente in Salerno aan die Panteon geskenk. Die tradisie self is 2 000 jaar oud. Rooi roosbloeisels was in die vroegste Christelike gemeentes van Rome 'n simbool vir sowel die bloed van Jesus Christus as die Heilige Gees.