Algehitiseks oli madala kupliga klassitsistlik rotund, mis toetus nelinurksele rustikapindadega soklikorrusele. Hoone on ehitatud ülikooli arhitekti Johann Wilhelm Krause projekti järgi aastatel 1803–1805. Rotundi ja sokliehitise seovad ühtseks tervikuks neli Toscana pilastrite ja kolmnurkviiludega risaliiti. Rotundil on kõrged kitsad aknad, mille alaosas on balustrid, ülal aga väiksemad mezzanino-aknad.
Peakorrusel asus amfiteatrina ehitatud ringauditoorium. Selle lagi toetus kaheksale sambale (need kõrvaldati aastal 1856). Auditooriumi seintel olid Karl August Senffi grisaille-maalingud. Anatoomikumi kompleksi kuulusid ka luukamber ja surnukuur.
Esimene laiendus
Aastatel 1825–1827 ehitati J. W. Krause projekti järgi rotundile külge kahekorruselised poolkaarjad tiibhooned. Ehitise kujundus lähtub palladionistliku ringhoovi motiivist.
Teine laiendus
Aastail 1856–1860 pikendati (arhitekt Carl Rathhausi projekti järgi) anatoomikumi tiibehitisi veel ühe järgu võrra. Ühele tiivale ehitati puust juurdeehitis 1911. aastal.
Professorid
Selles hoones on töötanud Karl Friedrich Burdach, Carl Wilhelm von Kupffer, August Rauber, Friedrich Bidder, Rudolf Buchheim, Oswald Schmiedeberg, Nikolai Pirogov, Carl Wilhelm von Kupffer, Martin Heinrich Rathke, Jakob Ernst Arthur Böttcher, Martin Ernst Styx, Johann Friedrich von Erdmann, Bernhard Körber, Rudolf Albert Martin Boehm, Eduard Rudolf Kobert, Nikolai Burdenko, Walter Siegfried Loewe, Georg Kingisepp, Siegfried Talvik, Gerhard Rooks, Lembit Allikmets jt.
Õppetöö
Vanas anatoomikumis toimus õppetöö kuni 1999. aastani, mil valmis Biomeedikum.
2002. aasta kevadel-suvel tegutses Vanas Anatoomikumis ajutiselt Eesti Üliõpilaste Selts, sest EÜSi ajalooline seltsimaja aadressil Jaan Tõnissoni 1 oli renoveerimisel.
Aastal 2014 valmis Vana Anatoomikumi ühes tiivas Tartu Ülikooli haridusuuenduskeskus. Selles toimuvad õpetajakoolituse seminarid ja praktikumid, täiendusõpe ning kohalikud ja rahvusvahelised seminarid.
Väidetavalt Vana-anatoomikum kummitavat. Seal olevat ringi liikumas nähtud valget kitliga kummitust. Mõnikord õhtuti on tal kaasas ka valgus.
