В архитектуре империи происходит дальнейшее развитие и совершенствование композиционных приемов. В этот период сильно возрос масштаб крупных общественных и частных зданий и увеличилось число составляющих их помещений. При этих условиях придерживаться прежних принципов композиции, основанных на симметричном расположении одинаковых или сходных пространственных ячеек, становилось нецелесообразным, так как создавалось однообразие, лишавшее здание архитектурной выразительности. Это хорошо видно на примере планировки левой половины сохранившегося крыла Золотого дома Нерона. Первый шаг в разработке новых пространственных форм и их сочетании друг с другом был сделан в этом же здании, в правой его половине. Сопоставление разных по высоте, очертаниям, размерам и освещенности залов и примыкание некоторых из них под углом в 45° к залам, расположенным по прямоугольному плану, внесло движение во внутреннее пространство этой части Золотого дома. Во дворце Флавиев на Палатине произошел дальнейший отход от излишней статичности композиции интерьера. При сохранении осевой направленности и уравновешенности целого здесь достигнуто свободное сочетание разных по размерам и форме пространств, переходящих одно в другое, или видных сквозь колоннады или проемы в стенах. Динамическое начало, так отчетливо выразившееся в грандиозных комплексах италийских святилищ эпохи республики, а в I в. н.э. проникшее и в композицию сложных по обилию и составу помещений интерьеров императорских дворцов, к концу столетия распространилось также и на отдельные архитектурные формы и на отдельные здания.
Стена, ранее оживляемая членившими ее нишами, полуколоннами и эдикулами, в форуме Нервы сама как бы приходит в движение, сильно выступая вперед раскреповками антаблемента и аттика и образуя между колоннами западающие ячейки. Еще очевиднее эта тенденция проявилась в архитектурном решении протяженных нимфеев типа нимфея Клавдия в Риме (а позднее — в Септизонии) и фасадов театральных сцен, целиком построенных на сопоставлении сильно выступающих и отступающих частей. Эта основная архитектурная тема многократно усилена ее вариациями в более мелких формах ниш и эдикул, членящих сверху донизу и выступающие и отступающие плоскости сооружения. В гробнице на виа Челле в Поццуоли движение архитектурных форм выразилось в контрастном противопоставлении на фасаде отступающего назад закругления внизу и выступающего вперед закругления наверху. Тот же прием, хотя и более усложненный, лежит и в основе набатейской скальной гробницы Эль-Хазне в Петре. В более развитом виде он использован в мавзолее Коноккья (I в. н.э.) близ Капуи и в Круглом храме в Баальбеке (начало II в. н.э.). В обоих случаях сопоставление, выпуклых и вогнутых элементов произведено не на одном фасаде, как это было в двух предыдущих памятниках, но распространено на весь объем здания. Однако если в Коноккье противоположно направленные криволинейные объемы расположены один над другим, то в Круглом храме они находятся на одном уровне, один в другом, создавая более острое ощущение контраста.
Некоторое формальное сходство композиционных приемов Круглого храма, Эль-Хазне, Коноккьи и мавзолея в Поццуоли с произведениями архитектуры итальянского барокко дало основание итальянским исследователям У. Чиотти и Р. Пане назвать это явление античным барокко. Хотя подобная точка зрения не может быть принята, поскольку понятие стиля кроме чисто формальных приемов включает в себя социально-исторические, экономические и идеологические моменты, нельзя отрицать известную роль этих памятников в развитии архитектуры барокко.
В композиции купольных зданий при Адриане одновременно существовали противоположные тенденции: с одной стороны, стремление к созданию единого нерасчлененного пространства (Пантеон), с другой — стремление к максимальной расчлененности интерьера, к сочетанию и взаимопрониканию открытых и замкнутых его частей, к сложной игре криволинейными формами (ансамбль Золотой площадки, Академия, Морской театр и Малые термы виллы Адриана).
Во II и III вв. значительно усложняется пространственная композиция крупных общественных сооружений. Множество разнообразных планировочных и объемных решений было выработано в архитектуре италийских и провинциальных терм. Наряду с наиболее употребительным симметричным построением этих сложнейших комплексов относительно центральной оси, которое диктовалось «технологией» их использования, были разработаны и центрические их варианты (термы в Тене). Исключительной высоты искусство архитектурной композиции общественных сооружений достигло в творчестве Аполлодора Дамасского, который своим ансамблем форума Траяна дал совершенное решение этой трудной задачи.
Наряду с осевыми и центрическими построениями римская архитектура знала и свободную живописную планировку, которая иногда применялась при строительстве вилл и самым монументальным образцом которой была вилла Адриана в Тибуре.
Особое место в римской архитектуре принадлежало разработке центрических сооружений, по традиции нередко получавших осевую ориентацию путем пристройки портика, прямоугольного перистиля и т.д. Эта задача давно занимала зодчих (круглые храмы и Пантеон, ротонды терм нимфеи и погребальные сооружения), но наибольшее значение приобрела в конце III и в IV вв., главным образом в мавзолеях и в нимфеях. Центрическая форма была наиболее выгодной в конструктивном и антисейсмическом отношениях и давала наиболее гармоничное решение как внешнего объема здания, так и его интерьера. От простой цилиндрической массы Пантеона и повторяющих его мавзолеев был совершен переход сначала к многограннику или цилиндру, окруженному венцом низких апсид (нимфей Минерва Медика, гробница Кальвентиев близ Рима), а затем к легкой наружной колоннаде вокруг здания, скрывающей его глухие стены (мавзолей Диоклетиана в Салоне и несколько позже — мавзолей Констанции в Риме). Что касается проблемы центрического интерьера, то она нашла много интересных решений, начиная от октогонов Золотого дома и дворца Флавиев до вестибюля Золотой площади виллы Адриана и от классически ясных круглых интерьеров Пантеона и мавзолеев Ромула и Гордианов до развитого внутреннего пространства раннехристианского мавзолея Констанции.
К концу империи в архитектуре крупных ансамблей достигают полного выражения два противоположных принципа композиции.
Первый из них, положенный в основу дворца Диоклетиана в Салоне, характеризуется строго осевым фронтальным построением при прямоугольной сетке плана, а второй — комплекс виллы близ Пьяцца Армерина — строится на свободном сочетании криволинейных в плане зданий, примыкающих под разными углами к прямоугольному ядру виллы.
В целом римская архитектура периода империи при постоянстве основных композиционных принципов разработала и осуществила множество ценных решений, которые стали основой для последующего развития архитектуры и к которым в течение ряда столетий обращались зодчие последующих эпох.