Il monumento sepolcrale ha pianta circolare. Lungo il perimetro, internamente vi è un alto corridoio anulare coperto con volta a botte. Intorno al pilastro centrale a base quadrata, avente lato di circa 3 metri, si sviluppano quattro ambienti principali, disposti a croce in corrispondenza di ciascuno dei punti cardinali. Lì vi sono tre celle a pianta rettangolare, anch’esse coperte con volta a botte. Al posto della quarta cella, troviamo una cisterna per l’acqua. Alla sommità dell’edificio si elevava un torrino a pianta circolare, in parte ancora visibile, raggiungibile tramite una scala situata all’interno del corridoio anulare. Rispetto al coevo mausoleo di Lucio Munazio Planco, il mausoleo di Lucio Sempronio Atratino presenta alcune differenze: è leggermente più ampio, con 36,30 metri di diametro contro i 29,50 di quello di Planco; inoltre le fiancate sono più alte di circa 5 metri, il torrino è presente solo sul mausoleo di Atratino. Per le sue dimensioni, il mausoleo di Atratino è nel suo genere il più grande del Lazio, superato solo da quelli di Augusto (31 avanti Cristo) e di Adriano (secondo secolo dopo Cristo) a Roma.
