Prva sistematska arheološka istraživanja antičkog Sirmijuma započeta su 1957. godine, a u fokus je najpre dospela monumentalna Carska palata (lokalitet 1a). Ovaj lokalitet je otkriven sasvim slučajno, prilikom pripreme terena za izgradnju jedne stambene zgrade u Sremskoj Mitrovici. Kada su naišli na masivne zidove i ostatke starih građevina, radovi na izgradnji su prvo zaustavljeni privremeno, da bi nedugo zatim bili trajno prekinuti, jer je postalo jasno da se ispod zemlje nalazi vredno arheološko nalazište od izuzetnog značaja. Tokom prvih iskopavanja, arheolozi su otkrili ostatke grejnog sistema, kao i raskošne podne mozaike, što je jasno ukazivalo da je reč o reprezentativnom objektu, namenjenom najvišim društvenim slojevima Rimskog carstva.

Ključni trenutak u identifikaciji objekta dogodio se ubrzo nakon toga, kada je u neposrednoj blizini otkriven i rimski cirkus (hipodrom, kako su ga zvali Grci). Njegovo prisustvo bilo je presudan argument da se celina protumači kao kompleks carske palate sa cirkusom, jer su upravo takvi sklopovi bili karakteristični za rezidencije rimskih vladara u kasnoantičkom periodu. Ovaj kompleks danas predstavlja jedno od najznačajnijih arheoloških nalazišta u Sremskoj Mitrovici, ali i u celoj Srbiji.

Građevinski kompleks palata–cirkus izgrađen je krajem III ili početkom IV veka, u vreme kada je Sirmijum bio jedan od najvažnijih gradova Rimskog carstva, čak i jedna od prestonica tokom perioda tetrarhije. Podignut je u jugoistočnom, elitnom delu grada, u neposrednoj blizini reke Save, što je davalo posebnu reprezentativnost, ali i stratešku prednost. Bezbednost kompleksa obezbeđivao je novopodignuti gradski odbrambeni zid, koji je u to vreme predstavljao najsavremeniji vid urbane zaštite.

Carske palate u rimsko doba imale su dvojaku funkciju:

• oficijelni deo bio je namenjen za obavljanje državnih i vojnih poslova, za prijeme i zvanične ceremonije;
• rezidencijalni deo služio je kao privatni prostor za stanovanje samog vladara i njegove porodice.

Uz palatu je uvek bio podignut i cirkus, koji nije imao samo zabavnu, već i snažnu političku i simboličku ulogu. Tu su održavane trke konjskim dvokolicama (bigae) i četvorokolicama (quadrigae), koje su bile najpopularniji vid sporta u antičkom svetu, ali i prilika da se vladar pokaže narodu u svečanom ambijentu. Za razliku od amfiteatara, gde su se održavale gladijatorske borbe, cirkusi su bili mesta kolektivnog okupljanja i demonstracije carske moći. Važno je istaći da je sirmijumski cirkus jedinstveni takav objekat otkriven na teritoriji Srbije, što njegovu vrednost čini još većom.

Iako je danas moguće videti samo deo ovog nekadašnjeg impozantnog kompleksa, ostaci koji su prezentovani javnosti daju jasnu sliku o raskoši kojom je Sirmijum raspolagao. Najbolje su očuvani zidovi i podovi koji pripadaju stambenom delu palate, ali je kroz njih moguće sagledati veličinu i značaj čitavog objekta.

O luksuznoj unutrašnjoj dekoraciji svedoče brojni nalazi:

• fragmenti zidnih fresaka,
• podovi sa bogatim mozaičkim ornamentima,
• arhitektonska dekoracija izrađena od raznovrsnih vrsta kamena (mermer, granit i dr.), dopremanih sa najudaljenijih krajeva carstva — iz Egipta, Male Azije, Grčke, Italije i drugih oblasti.

Posebno je zanimljivo što je palata bila snabdevena sofisticiranim sistemom za grejanje toplim vazduhom (hipokaustom), čiji su ostaci otkriveni ispod gotovo svakog poda. To ukazuje da je udobnost života u njoj bila na izuzetno visokom nivou, prilagođena vladarskom statusu.

O dugom periodu korišćenja i čestim adaptacijama palate svedoče brojni dokazi: višeslojni mozaici postavljani jedan preko drugog u različitim periodima, česte građevinske prepravke, kao i obilje arheoloških nalaza koji su pronađeni tokom iskopavanja. Sve ovo govori da je palata bila u upotrebi više decenija, možda čak i vekova, i da je igrala ključnu ulogu u političkom, administrativnom i društvenom životu antičkog Sirmijuma.