Одеонът представлява правоъгълен в план обем, който идеално се вписва в ортогоналната структура на форумния комплекс. Вероятно първоначално сградата е изпълнявала функцията на булевтерион (сграда на градския съвет), но по-късните строителни периоди говорят, че основното й предназначение е за театрална сграда. Откритата археологическа субстанция дава основание да се смята, че сградата е имала четири строителни периода: от I в. до IV в. от н.е.
От направените анализи и проучвания става ясно, че Одеонът съдържа всички елементи, характерни за покритите театри: скене, орхестра и кавея.
При археологическите проучвания е изяснен начинът на оформяне на сценичния сектор. Скенето е сравнително тясно по размер, като дължината му обхваща цялата широчина на кавеята. Проскеният (подиумът) е бил с 1,50 м. по-висок от нивото на орхестрата. Фасадата на скенето в интериор е била с голяма височина. Това предположение се основава на височината, която достига конструкцията носеща кавеята, както и на факта, че скенето е било двуетажно, изпълнено в характерната за периода коринтска ордерна система от римски тип. Наличието на вертикални жлебове в стената на скенето предполага наличие на конструкция за повдигане и сваляне на завеса, което от своя страна е характерно за една театрална сграда.
Характерно за римските провинции, първоначално орхестрата е била с подковообразен план. Последният строителен период обаче намалява орхестрата и тя придобива полукръгла форма. Настилката й е от големи мраморни плочи, които в прехода към кавеята са ограничени с ортостати, изпълнени от същия материал. В източния си край орхестрата е ограничена от зид, който служи за опора в най-ниската част на радиално разположените зидове, носещи зрителните места на кавеята.
В план кавеята е концентрична на орхестрата и я огражда от източната й страна. Зрителните места са разположени стъпаловидно за по-добра видимост за всички посетители. Кавеята се носи от сводова конструкция, при която всеки свод е с форма на пресечен конус. Конструкцията на кавеята е характерна за строителното майсторство на римляните. По сходен начин, със същата конструктивна система, е изпълнено и зрителното поле на Колизеума в Рим. Кавеята на Одеона е отделена от скенето посредством пародоси.
Одеонът на Филипопол е открит през 1988 г. от археолозите З. Димитров и Мая Мартинова. През 1995 г. Одеонът е обявен за културна ценност от национално значение като част от форумния комплекс. Благодарение на помощта на Фондация Левентис през 2002 г. са извършени консервационно-реставрационни дейности и Одеона на Филипопол е отворен за посетители.
