В подземелье было великое множество коридоров, освещавшихся дневным светом у выхода на поверхность; на остальном протяжении они освещались коптящими масляными светильниками, впрочем, как и все подземелье, утопавшее в тусклом и чадном свете. Подземелье во время представлений в амфитеатре походило на людской муравейник: там находились рабочие сцены, укротители, гладиаторы, а также закованные в цепи и ожидавшие казни преступники; в специальных помещениях стояли многочисленные клетки с животными, оглашавшими воздух злобным рычанием. Душераздирающие звуки доносились и сверху, с арены, где гибли люди и звери. Подземные помещения Колизея поистине походили на ад. В наше время для посетителей доступ в подземелье амфитеатра обычно закрыт, но, когда его открывают, спускаться в подземелье отваживаются немногие.
Современные исследователи считают, что основная система подъемников в Колизее появилась не раньше конца III — начала IV века, а при Тите, открывшем амфитеатр, животных выводили на арену из коридора под сенаторскими местами. По мнению некоторых исследователей, первые подъемники в подземелье амфитеатра появились в конце I века при императоре Домициане, брате Тита, но это суждение постоянно оспаривается.
Подземные сооружения Колизея начали исследовать в годы оккупации Рима наполеоновскими войсками с 1811 по 1814 год. Эти работы проводились французскими археологами совместно с учеными Ватикана, но завершить работы не удалось из-за внезапного наводнения. Тем не менее проводившиеся исследования вызвали горячие споры между учеными, которые обменивались памфлетами (публиковавшимися зачастую под псевдонимами) и высмеивали друг друга в карикатурах.
По поводу подземных помещений амфитеатра высказывались три различных суждения. Одно отстаивал Карло Феа, археолог из Ватикана, известный, главным образом, тем, что перевел на итальянский язык произведение И. Винкельмана «История античного искусства». Феа считал, что подземные сооружения Колизея появились только в Средневековье, а во времена Римской империи их не было и в помине; наоборот, арена сама находилась в специально вырытом углублении, превращавшемся в резервуар для воды при проведении в Колизее потешных морских боев, о которых писал Дион. При наличии подземелья, куда бы непременно уходила вода с арены, проведение подобных боев, по мнению Феа, было практически невозможно.
Суждения Феа оспаривали архитектор Пьетро Бьянки и профессор археологии Римского университета Лоренцо Ре, утверждавшие, что подземные сооружения Колизея были построены в то же время, что и наземное здание. Они категорически отрицали, что арена амфитеатра была возведена в углублении. По их мнению, это противоречило здравому смыслу, ибо размещение арены в углублении (необходимом для проведения потешных морских боев) мешало бы большому количеству зрителей наблюдать за происходившим у ближнего к ним края арены. Бьянки и Ре подтверждали свое суждение сохранившейся информацией о произошедшем в Риме в начале VI века землетрясении, во время которого пострадало не только здание Колизея, но и арена амфитеатра. По мнению этих исследователей, арена амфитеатра могла подвергнуться разрушению только в том случае, если ее подпирали опоры подземных сооружений. Что касается описания Дионом потешного морского, поставленного якобы в Колизее, то Бьянки и Ре считали, что историк ошибся, а в действительности подобные представления давались в другом помещении, сооруженном еще при императоре Августе, как о том пишет Светоний.
«Примирителем» в споре между Феа с одной стороны Ре и Бьянки с другой выступил испанский священник и исследователь античности Хуан Масдеу. Он считал, что подземные сооружения Колизея были построены в конце III века, и потому в 80 году в Колизее вполне могло быть поставлено потешное морское сражение.
Установить истину трудно. Участвуй мы сами в тех давних археологических спорах, и мы бы, вероятно, пришли к суждениям, которые, с точки зрения современной жизни, считаются не соответствующими действительности. В начале XIX столетия было разумнее посчитать, что подземные сооружения Колизея возводились в Средневековье, и остановиться на том, что дававшиеся в нем представления (включая и потешные морские бои) проводились на арене, покоившейся на грунте, который не мог осесть, то есть ниже той кладки, которая была обнаружена археологами (в конце концов, Феа не выяснил глубину этой кладки, ибо археологические работы были прерваны наводнением). Расположение же арены на подземных опорах могло казаться в те времена поистине нереальным. Живи мы в 1814 году, мы, вероятно, взяли бы сторону Феа, а в конце XIX столетия, возможно, согласились бы с Ричардом Джеббом, профессором Кембриджа, который археологические находки в Микенах, сделанные Генрихом Шлиманом, характеризовал как предметы более поздней — византийской — культуры.