Bei der vollkommen zufälligen Entdeckung folgte in den Jahren 1953-1966 die archäologische Untersuchung durch die niederländischen Archäologen M.J. Vermaseren und C.C. van Essen.
Wie es oft der Fall ist, wurde das Mitreo in einem bestehenden Privathaus eingerichtet, das sich im Bereich unterhalb des nördlichen Teils der Kirche und des umliegenden Hofes erstreckt. Das Haus, ausgestattet im Osten mit einem Quadriportikus um einen Garten, ist auf das Ende des 1. Jahrhunderts n. Chr. datierbar und erfuhr im Verlauf des 2. Jahrhunderts einige Umbauten.
Der Raum ist durch zwei Nischen gekennzeichnet, die symmetrisch zu beiden Seiten des Eingangs angeordnet sind, sowie durch zwei leicht geneigte Podeste, die an den langen Seiten anliegen und einen zentralen Gang in Richtung der großen Kultnische an der Rückwand abgrenzen. In den beiden Nischen an den Seiten des Eingangs standen ursprünglich die Statuen der beiden Dadoforen, Cautes und Cautopates.
In der größeren Nische befand sich mittig die Gruppe, die Mithras mit dem wehenden Mantel zusammen mit Hund und Stier darstellt: davon sind einige Fragmente erhalten.
Die beiden langen Seitenwände sind oberhalb der Podeste mit zwei Freskenzyklen dekoriert, die in Bezug auf die zwei verschiedenen Bauphasen auf die Jahre 200 bzw. 220 n. Chr. datiert werden können. Sie zeigen die heiligen Prozessionen, die sieben Initiationsgrade der Mystae und das göttliche Bankett. An der rechten Wand befindet sich im ersten Abschnitt eine Reihe von Figuren, gekleidet in rote Tuniken, die sich auf die Feier des Suovetaurilia (Opferung von Schwein, Schaf und Stier) vorbereiten. Jede Figur wird – ein wirklich einzigartiges Zeugnis – von einer Inschrift überragt, die aus Mithras-Hymnen stammt und den Initiationsgrad angibt.
An der gegenüberliegenden langen Wand setzt sich die Darstellung der Prozession der Leones fort, die in den Inschriften durch den Initiationsgrad und den Vornamen gekennzeichnet sind und in der Nähe einer Höhle endet; darin befinden sich an einem Tisch Mithras mit rotem Pallium und phrygischer Mütze, dargestellt beim Anstoßen, und die Sonne mit dem Strahlenkranz, die an ihrer Seite die Erdkugel hält; neben den beiden Gottheiten ein kleiner Diener. Die Szene stellt das Gastmahl dar, bei dem die beiden Gottheiten ewige Allianz schwören.
