La Basilica Ulpia era un luogo particolarmente legato alla memoria delle legioni, sulla facciata erano collocati i simulacra militaria, cioè stendardi e i trofei, al suo interno si riunivano i soldati. La facciata della Basilica si apriva sul Foro con cinque gradini di marmo giallo antico ed era articolata in tre avancorpi sporgenti, il centrale tetrastilo e i laterali distili, ai lati dei quali si dovevano innestare i portici. Tra gli avancorpi della Basilica, sui gradini, sorgevano dei piedistalli con dedica a Traiano. Le colonne degli avancorpi e della facciata erano in giallo antico, rudentate, con base e capitello corinzio in marmo lunense, il blocco architrave-fregio aveva una decorazione a girali vegetali e amorini. Al di sopra vi era un attico con trabeazione sporgente sorretta, come nei portici, da statue di Daci.

L’interno della Basilica si articolava in cinque navate, separate da colonne lisce di granito grigio con capitelli corinzi e basi composite, in marmo lunense, alcune delle quali ricomposte sono ancora visibili. Le colonne della navata centrale erano sormontate dal blocco fregio-architrave con la rappresentazione della “Vittorie Tauroctone”, mentre quelle che separavano le navate laterali dovevano essere collegate da un architrave privo di fregio, al di sopra del quale poggiavano le volte in calcestruzzo, forse rinforzate da catene metalliche. Il muro che chiudeva la Basilica a ridosso della Colonna Coclide doveva essere decorato da una serie di paraste scanalate in giallo antico. Da questa parte si aprivano quattro accessi, due dei quali davano sul portico antistante le Biblioteche, mentre gli altri due erano posti in corrispondenza delle scale, che salivano alle terrazze relative ai portici nonché a quelle delle navate laterali della basilica. Per quanto riguarda il secondo ordine della basilica sono pochi i dati a disposizione ed è incerta l’identificazione dei materiali superstiti. Probabilmente per la decorazione delle absidi che chiudevano i lati brevi della basilica, sono state usate colonne inserite alle estremità dei setti murari; al centro dell’esedra era una grande nicchia utilizzata probabilmente come tribunale. Secondo la Forma Urbis severiana, nell’abside orientale era collocato l’ “Atrium Libertatis”.

Per quanto riguarda la pavimentazione è stretta l’analogia con i portici e con le esedre, infatti, nella navata centrale si trova il motivo del cerchio e del quadrato incorniciati da quadrati più grandi, nelle navate laterali invece sono disposte fasce di lastre alternate di pavonazzetto e giallo antico; i passaggi tra le cinque navate erano scanditi da fasce di marmo africano. Si può supporre che la copertura della navata centrale fosse a capriate lignee, come pure quella delle esedre laterali nelle quali dovevano essere disposte a raggiera. Data l’esistenza di volte in cementizio in corrispondenza delle navate laterali, è probabile che queste fossero coperte a terrazza. Infatti sono state rinvenuti frammenti di volta in calcestruzzo rivestiti nell’estradosso di coccio pesto, usato come rivestimento impermeabilizzante dai romani.