La cavea del Teatro en su parte central aparece excavada en la propia roca del monte, aprovechando su ubicación en uno de los cerros más elevados de la ciudad, mientras que los flancos laterales se apoyarían en galerías abovedadas. Con capacidad para 6.000 espectadores, se articula en tres sectores horizontales (moeniana), divididos a su vez por cinco escaleras radiales en la ima, y siete en la media y summa cavea.

Los principales accesos del público se realizaban a través de dos pasillos laterales (aditus) sobre cuyas puertas de entrada se localizaban sendos dinteles con las dedicatorias a Lucio Caesar, en la oriental, y, probablemente, Caio Caesar, en la occidental. Ambas dedicatorias, junto a la mención consul designatus en el cursus de Caio de una de las aras halladas en el foso del hyposcaenium, ha permitido concretar la fecha de construcción o inauguración del edificio entre los años 5 y 1 a. C..

Desde estos corredores laterales se accedía también a la orchestra, espacio semicircular delante del cual se desarrolla el escenario o proscaenium con una longitud de 43,60 m, sobre el que intervenían los actores junto al coro, mientras que en la propia orchestra se colocaban en tres filas los asientos de honor (proedria) reservados a las autoridades. El escenario estaba rematado por un frente articulado mediante exedras, bajo el cual discurre un colector abovedado destinado a la evacuación de aguas de lluvia, con tres sumideros en la parte central, que comunica con otros dos canales situados en los extremos del pasillo de circulación, al pie de la ima cavea.

Frente al graderío se sitúa la scaenae frons o fachada escénica que se puede restituir, a partir del análisis de las improntas y de los elementos arquitectónicos, con una planta articulada en tres exedras de tendencia curvilínea, y un alzado de 14, 60 m de altura con dos órdenes, en los que la combinación de los tonos rojizos de las columnas, blancos de los capiteles y basas, y grises del podium y entablamento provocaría un sugerente juego cromático.

En la parte posterior se desarrolla de forma aterrazada el porticus post scaenam, articulado con una doble galería porticada entorno a un jardín central.

El edificio se convirtió muy pronto en una pieza esencial en el paisaje de la ciudad antigua, la calidad de sus materiales; basas, cornisas y sobre todo capiteles, traducen la envergadura del edificio, y junto a su rico programa ornamental convierten al teatro de Cartagena en un magnífico exponente de la arquitectura pública y monumental de época augustea en Hispania.

Destacan en ese programa decorativo numerosos mensajes ideológicos entre los que destaca la introducción de los cultos a las divinidades tradicionales del Estado Romano a través de tres altares donde se representan los símbolos de la Triada capitolina.