为了减轻穹顶的重量,建筑师巧妙地在穹顶内表面作了28个凹格,分成5排,同时,在墙上有门的的前提下还开了7个凹室作为祭龛,这些祭龛里原来放的可能是神像,一些名人的墓穴,如意大利统一后的第一个国王维克托·伊曼纽尔二世的墓和意大利文艺复兴时的画家拉斐尔的墓。穹顶顶部的矢高和直径一样,也是43.3米,这样,万神殿的剖面恰好可以容得下一个整圆,而它的内部墙面两层分割也接近于黄金分割,因此它常被作为通过几何形式达到构图和谐的古代实例。在穹顶的中央,直径8.7米的圆形洞口象征着神殿同诸神之间的联系,它会吸引并重新分配穹顶巨大的张力。雨水也会从洞口进入,但会通过倾斜的大理石地板上22个几乎看不到的小洞排走。