Descubierto a finales del siglo XIX, el llamado Estadio Palatino es un edificio de planta rectangular alargada (m 161 x 48) cuyo lado suroeste curvilíneo está rodeado en al menos tres de sus lados por un pórtico de tres niveles y que en el lado oriental está caracterizado por una exedra con semicúpula (es posible que se tratase de un ninfeo o un triclinio de verano más que de una tribuna). Está situado cerca del lado oriental de la Domus Flavia-Augustana, pero a una cota unos 10 m más baja. Fue construido por Domiciano a finales del siglo I d. C. y restaurado en varias etapas a lo largo de la edad imperial, por Adriano y sucesivamente, de manera más extensa, por Septimio Severo (finales del siglo II y principios del siglo III), quien también transformó el aparato decorativo (por ejemplo, las tres salas inferiores de la exedra ahora están adornadas con delicadas pinturas y un mosaico en el pavimento blanco y negro).

Por lo que se refiere a su función, la definición de estadio no es completamente correcta (no obstante su lado curvo), pero es posible que fuera utilizado para practicar ejercicio físico-atlético (una especie de gimnasio). Por otro lado, no parece ser cierta su identificación con el Hippodromus Palatii citado en la Pasión de San Sebastián (Act. Sanct. Ian. II, 278). Lo más probable es que el edificio fuera el jardín y el lugar de recreo de la familia y la corte imperial, un espacio en el que pasear entre los parterres y las obras de arte, visto que en esta zona se han hallado un gran número de esculturas que actualmente están expuestas en el Museo Palatino. Solo en edad avanzada, quizá en época de Teoderico, se construyó en la mitad sur un gran recinto de forma ovalada cuya función se desconoce y que en la actualidad aún puede intuirse sobre el terreno.