C'est dans un quartier d'habitations privées, établi vers le milieu du 1er siècle avant Jésus-Christ, dans un espace encore en marge de la ville et probablement à vocation agricole, que vient prendre place un premier ensemble monumental dans le dernier quart du siècle. Très partiellement reconnu, il appartient au forum et se compose de portiques, d'une cour et de petites pièces interprétées comme des boutiques. Contemporain de l'Augusteum et de l'enceinte, il est construit à un moment où les autorités impériales décident de doter la ville de sa parure monumentale. Ce n'est que quelques années plus tard, au moment du changement d'ère que la Maison carrée est édifiée, entrainant de nombreuses modifications dans le programme initial.

Comme nous l'apprend l'inscription qui était fixée sur sa face nord, le temple était consacré au culte impérial, et plus particulièrement aux Caesares, fils adoptifs et héritiers de l'empereur Auguste, morts prématurément en 2 et 4 après Jésus-Christ. C'est en 1758 que l'archéologue nîmois J.-F. Séguier déchiffra cette inscription à partir de l'emplacement des quelques 200 trous de scellement des lettres de bronze. Les études récentes ont confirmé le bien-fondé de cette lecture qui se traduit : "A Caïus César, fils d'Auguste, consul ; à Lucius César, fils d'Auguste, consul désigné : aux princes de la jeunesse". Une hypothèse existe qui affirme que Caïus était un des chefs de la colonie nîmoise dans les toutes dernières années du 1er siècle avant Jésus-Christ.

La sobriété de l'architrave, l'irrégularité de la frise de rinceaux et les modénatures de la corniche ne font que confirmer la réalisation par un atelier provincial tout en apportant, d'un point de vue stylistique, autant d'indices chronologiques pour situer la construction de l'édifice vers l'extrême fin du 1er siècle avant Jésus-Christ ou les toutes premières années de notre ère, corroborant ainsi la datation donnée par l'inscription et l'archéologie. Tout se passe donc comme si l'architecte avait transposé le décor architectural du temple du forum d'Auguste à Rome sur un plan pseudo-périptère, et avait confié sa réalisation à des maîtres d'oeuvre régionaux pour en faire ce qui reste comme l'un des très rares édifices romains à nous être parvenus presque intact.

Grand hiatus sur ce qui se passe en ces lieux à la fin de l'Antiquité et au haut Moyen Age. En 898, un texte fait mention de son utilisation pour les affaires publiques. A partir du XIe siècle, sous la domination des comtes de Toulouse, elle est la maison consulaire. Dans le Discours historial de l'antique et illustre cité de Niîmes (1560) de J. Poldo d'Albenas, elle est pour la première fois citée sous le nom de Maison Carrée, qui se substitue à celui du Capitole utilisé jusque là. Au XVIe siècle, elle est cédée par les consuls à un particulier et transformée en écurie et en appartements. Elle devient en 1670 la propriété des augustins qui en font leur église. Après la Révolution, elle abrite les archives du département, puis le premier musée de la ville en 1823. Les fouilles entreprises autour du monument au moment de sa restauration entre 1816 et 1822, ont permis de retrouver le niveau du sol antique et les vestiges d'un portique qui ceinturait le temple sur ses trois côtés. D'autres fouilles, en 1991, ont permis de mieux connaître ce secteur.

La datation elle-même de l'édifice a longtemps été mal connue : Léon Ménard écrit (vers 1740 ? en tout cas avant la lecture de Séguier) que l’empereur Hadrien (117-138) fit construire à Nîmes deux bâtiments en l’honneur de l’épouse de son prédécesseur Trajan, dame à qui il devait beaucoup ; il s’agit de l’impératrice Plotine, décédée entre 121 et 129. La construction a commencé juste après le décès de Plotine et Ménard considère que le temple de Plotine est la Maison Carrée.