Se trata de una de las redes de alcantarillado más antiguas, su construcción pudo haberse iniciado alrededor del año 600 a. C. por órdenes del rey de Roma, Lucio Tarquino Prisco, conocido como Tarquino el Viejo, -según algunos historiadores, el fundador de la ciudad – en tiempos de la monarquía romana, previo a la república y por supuesto mucho antes que el imperio.
Esta obra pública que originalmente era un canal a cielo abierto, fue lograda gracias a la dirección de ingenieros etruscos y al trabajo forzoso de grandes cantidades de obreros provenientes de las clases más pobres de la ciudadanía romana. Se aprovechó la experiencia desarrollada por los etruscos con el uso del arco de medio punto, que la hacía muy estable y duradera en el tiempo.
Del propio trazado del alcantarillado, se deduce que el sistema original era un canal que recogía las aguas de los cursos naturales descendentes de las colinas, drenando también la planicie del foro romano y luego al río Tíber. Este canal, algunas veces excavado por debajo del nivel del suelo, fue cubierto progresivamente debido a las exigencias de espacio del centro de la ciudad.
Los once acueductos que proporcionaban agua a Roma en el siglo I fueron finalmente canalizados hacia el alcantarillado, después de haber abastecido a los muchos baños públicos como las termas construidas por los emperadores Diocleciano y Trajano, las fuentes públicas, los palacios imperiales y las casas particulares. El abastecimiento continuo de agua corriente ayudó a deshacerse de los desperdicios y a mantener las alcantarillas libres de obstrucciones. Las mejores aguas se reservaban para beber y las de segunda calidad se usarían en los baños, cuyos residuos se conectaban con la red de alcantarillado por debajo de las calles de la ciudad.
El control del vertido de los efluentes era menos riguroso que en la actualidad, se sabe por ejemplo, que los romanos habían arrojado cuerpos de fallecidos a las alcantarillas en lugar de enterrarlos propiamente.
La Cloaca Máxima se mantuvo en buen estado durante toda la época imperial. Existen indicios de una inspección y trabajos de mantenimiento en el año 33 a. C. Los restos arqueológicos revelan intervenciones en épocas distintas, con diversos materiales y técnicas de construcción. Su funcionamiento continuó durante mucho tiempo tras la caída del imperio. Aún se conservan algunos restos del conducto que tiene una altura de 3 mts y la salida al río Tiber es todavía visible en la actualidad.