古罗马建筑（英语：Ancient Roman architecture）指由古罗马人创造并且扩展到地中海沿岸其所控制疆域的一种新风格的建筑艺术，经常简称为罗马建筑（英语：Roman architecture）。他直接继承了古希腊晚期的建筑成就，而且将其向前大大推进，使之在1到3世纪达到奴隶制时代全世界建筑的顶峰。在西方学术界传统上特指古罗马共和国与帝国时期的建筑，汉语学术界定义较为宽泛，有时可以包括前期的伊特鲁里亚建筑，也可以包括分裂之后的西罗马帝国建筑，但是一般不包含东罗马帝国建筑。
古罗马建筑的发展几乎与古罗马历史同步，所以并无独立的建筑史断代划分，而是参照政治史的一般原则，根据统治者细分为几个时代：古罗马原为亚平宁半岛中部西岸的一个小城邦国家，公元前509年开始实行自由民主导的共和政体，即罗马共和国时代。公元前3世纪征服意大利全境，到了公元前1世纪末，统治了东起小亚细亚和叙利亚，西到西班牙和英国的广阔地区。公元前27年，古罗马步入帝国时代。3世纪，佃奴制逐渐取代奴隶制，意大利本土趋向自然经济，基督教也开始传播。286年分裂为东西两大帝国，西罗马帝国与5世纪末期灭亡，东罗马延续到1453年。
罗马建筑分布极广，极盛期也是古罗马帝国的最兴旺的时代，即罗马和平时期。期间大型建筑工程遍及帝国各地，而最为重要则集中在罗马城内。其建筑规模之宏大，数量之众多，分布之广泛，类型之丰富，形制之完备，艺术形式及手法之多样，旷古未有。
古罗马在建造技术上最为关键的贡献就是发明了混凝土和券拱。全新的建材和结构方式不仅改变了建筑的外观、塑造了前所未有的室内空间，甚至影响了居民的生活方式，乃至成为帝国兴建殖民城市的技术基础。可以说，这两项发明已经超出单纯的建筑史或建筑技术范畴，具有历史及文化上的重大意义。
古罗马建筑肇兴的亚平宁半岛经常火山爆发且伴生地震。这就要求建筑必须格外坚固以抵抗地震，因此传承自古埃及和古希腊的简单梁柱体系就显得结构相对薄弱而不合适了。先驱者伊特鲁里亚人就为了安全而牺牲了实用性，将墙壁建造得非常厚实，内部空间狭窄又封闭。而罗马人则在结构力学和材料学上取得突破，利用券拱创造出宽敞的空间，又利用火山灰制造便于发券的建筑材料，从而将地理劣势化为优势。
古希腊建筑特别是神庙建筑通常采用正交关系组织建筑构件，因此单独的部件必须沉重而且接触面要打磨得平整，这样才可以产生足够的摩擦力来克服不同部件之间的错位；此外希腊人还利用金属部件来辅助连结。以上作法对于解决承重问题很有效，但是对于抵御地震产生的拉力和扭矩无疑是徒劳的。
古罗马人在完整继承了古希腊的石作工艺后，使用砂浆（拉丁语：mortarium）来黏合不同石块。最基本的石灰砂浆由石灰和砂石组成。如果继续添加活性火山灰，进一步提高附着力，就形成混凝土的雏形。后者逐渐发展为由火山灰、石灰和碎石构成的天然混凝土（拉丁语：opus caementitium），又称“罗马混凝土（英语：Roman concrete）”（英语：Roman concrete）。这种混凝土在公元前2世纪成为脱离石块、可以独立使用的建筑材料；在前1世纪中叶进一步成为券拱中唯一的结构材料，构成从墙角到拱顶的整体，几乎完全排除了石块。
混凝土发展出很多配方，并且工匠可以根据所处建筑部位的不同力学要求调整合适的配方。庞贝古城遗址表明，意大利境内的很多民居也使用混凝土建造。
券拱尽管在外型上类似伊特鲁里亚使用的叠涩拱，实际上却标志古罗马人在建筑力学领域的突破：可以将拉应力转化为压应力，有效地分解了建材自重负荷带来的拉应力。
从公元前4世纪在罗马城的下水道应用了真正的发券开始，券拱施用范围不断扩大，近乎囊括了全部的大型建筑，在陵墓、桥梁、城门、输水渠等工程大量使用，并且在公元前2世纪淘汰叠涩拱。依靠不断重复发券，古罗马建筑达到前所未有的宏伟规模。同时发券工艺本身也在不断提高，以单拱跨度为例：建于前144年至前140年的马尔采输水渠（拉丁语：Aqua Marcia）有10千米架设在发券上，单拱跨度5.55米，最大跨度15米；而建于前62年的法勃里契桥（拉丁语：Pons Fabricius）单拱跨度已经达到24.5米。券拱技术是古罗马建筑的最大的特色和成就，是其对欧洲建筑最杰出的贡献，影响之深远可谓无与伦比。
如果利用券拱技术来形成一个曲面，就可以得到拱顶。罗马建筑依靠对于拱顶的组合和变化，达成技术飞跃。同时还发明了穹顶的建造技法，相对影响较小。无论拱顶还是穹顶，假如单纯用石材砌筑，对于石作和施工的精度要求都很高，这也进一步扩展了使用便于塑性的混凝土的必要性。
不增加券拱的跨度，而是简单地加宽，就可以得到半个圆柱体的弧面：这个弧面称作“筒形顶”，这种拱称作“筒形拱”。筒形顶是最简单的拱顶，它们被用于一切无须特殊空间要求的建筑，例如输水道的内部就是一个筒形顶。由于祇需要加宽就可以延伸筒形拱，这就大大降低了施工的难度，祇使用奴隶就可以完成。即使需要增加跨度，以取得宽阔的空间，也无须建造跨度更大的筒形拱，而是可以将一排小跨度的筒形拱并列，这样每个筒形拱的建造难度都不大。
由于使用了混凝土，大大降低了石作的精度要求，使得建造穹顶成为可能。穹顶与拱顶的最大区别在于：穹顶属于球面，应力是均匀分散的；而拱顶属于圆柱体弧面，应力是集中的。穹顶的整体性无疑优于筒形顶，而且它形成的集中式的内部空间也是前所未见的。但是穹顶的缺点也是显而易见的：由于穹顶源自球面，它的平面投影必然是圆形，这样除非修建一座独立的建筑，否则它就无法与周边的矩形建筑无缝隙连结。
筒形拱
筒形拱实例，马克森提乌斯和君士坦丁巴西利卡
穹顶
穹顶实例，万神殿
十字拱
十字拱实例:天使与殉教者圣母大殿。
现存的古罗马建筑物，特别是公共建筑，近乎全部是用混凝土修筑而成。然而由于采用了不同的外饰面工艺，呈现出不同面貌，常常被误以为采用了不同的结构材料。
为了浇铸混凝土墙体，最初是在内外各自先砌一道石墙，再将混凝土浇铸在当中。后来为了节省石材，改用模板，在模板内表面先砌筑大小不等的棱锥形石块，将底面朝外、尖端朝内，形成外部光滑、内部犬牙交错的外框，最后在其中浇铸混凝土。这种作法叫做“乱石砌体”（拉丁文：opus incertum），首创于公元前2世纪初期，一直延续到前1世纪中叶，随后被各种各样其他砌体所取代。但是乱石砌体的牢固程度是后来者难以比拟的。
乱石砌体
网格砌体
砖砌体
花砖砌体
凝灰岩砌体
非洲砌体
玻璃乃至透明玻璃都不是古罗马人发明的，但是他们却是最早能够生产平板玻璃的民族，这就为建造真正的窗户提供了物质基础。原始的窗洞演变为可以透光又可以遮挡风雨的、现代意义上的窗户。最晚在1世纪，宫殿、官邸和大型公共建筑已经使用了面积相当大的平板玻璃，其厚度祇有几个mm，在人类建筑史上室内第一次变得明亮起来。
古希腊已经形成了建造梁柱的严密规则，但是还没有形成后世意义上的柱式。具体的线脚细节要根据建筑的实际情况由工匠在实地直接调整。这种操作更为接近手工劳作，工匠遵循的是设计原则而不是操作法则，决定成品外型的是肉眼的感受而不是规矩尺度。
罗马人完整继承了古希腊的柱式，在多立克、爱奥尼和柯林斯之外，添加了当地原有的原始简单柱式－－托斯干，并且发明了一种将爱奥尼和柯林斯融为一体的“复合柱式”。在实际建造过程中，无论是雄壮的多立克还是本土的托斯干都不符合罗马人对华丽和细密的追求，逐渐被淘汰，而复合柱式则发展得异常繁荣。各种类型的柱子此时被完全规范到柱式体系，每个线脚均有着尺规作图标准；甚至在不同尺度柱式之间细部的比例调整也被模数化、规范化。石匠的石作可以完全脱离实际工程，原本的建造可以被分离为“设计”和“操作”两大过程。
