Los primeros antecedentes de arquitectura sagrada de base circular en el mundo grecorromano se encuentran en los denominados tholos o tumbas de cúpula, propios de la sociedad micénica. La denominada Tumba del Tesoro de Atreo, sería el ejemplo más sobresaliente. Se trata de un monumento funerario dotado de corredor y cámara, es decir, con una estructura similar a determinados dólmenes, en el que un corredor de 36 metros, levantado con grandes bloques de piedra, da acceso a una sala circular que hubo de estar destinada a los rituales y cultos y que comunica con otra pequeña cámara adyacente en la que se depositaron los restos del fallecido. La sala circular tiene un diámetro de 14,5 metros y la altura de la cúpula, que está formada por losas de piedra superpuestas que van avanzando de manera sucesiva, alcanza los 14 metros. Por encima de la cúpula, que estaba decorada con una serie de rosetas de bronce clavadas en la piedra imitando el cielo cuajado de estrellas, se acumularon varias capas de tierra apisonada que llegan a formar un montículo de unos 18 metros de altura.

En la Grecia arcaica y clásica los edificios sagrados de base circular no son frecuentes. De hecho, los pocos de los que hemos recibido noticias tienden a datarse en los tiempos más antiguos. Destacan dos tholos situados en lugares de profundo contenido mistérico: Delfos y Epidauro. El tholos de Marmaria se alza en el santuario de Apolo en Delfos y está fechado en el entorno del 385 a.C. Algunos autores piensan que pudo estar consagrado a Atenea Pronaia, si bien lo cierto es que su origen y finalidad es realmente desconocida ya que ningún autor de la antigüedad nos ha brindado información sobre esta edificación. Su planta es circular y destaca por contar con dos columnatas concéntricas. La más externa está formada por 20 columnas de orden dórico, en tanto que la interna, que está alineada contra el muro de la cella, debía contar con 10 columnas corintias.

Tholos de Marmaria, en el Santuario de Apolo en Delfos, ombligo del mundo para los antiguos griegos.	La cúpula del Panteón de Roma está considerada como la más perfecta del mundo antiguo.

El tholos del santuario de Epidauro es el más curioso de todos los edificios situados en este lugar, que era un sanatorio notable consagrado a Asclepio, dios sanador, en el que se practicaba la incubación, es decir, la curación de los enfermos o la predicción del futuro a través del sueño. El tholos, en sus orígenes, contaba con una serie de pasadizos subterráneos circulares, concéntricos y cerrados en diversos puntos que formaban una especie de pequeño laberinto (13,36 metros de diámetro). Nunca se ha llegado a conocer la funcionalidad concreta de este extraño edificio laberíntico circular.

Ya en tiempos romanos, en los momentos del Alto Imperio, fueron frecuentes entre las clases más adineradas los monumentos funerarios de planta circular. Entre ellos, destacaba el propio mausoleo de Augusto, que se situaba en el Campo de Marte, dotado de la estructura de una torre inmensa coronada por un montículo de tierra en el que crecían los cipreses. De esos mismos momentos se ha conservado otro monumento parecido, el mausoleo de Cecilia Metela, emplazado en la Vía Appia, en las inmediaciones de la antigua Roma. Una estructura similar tuvo el colosal mausoleo que albergó las cenizas de Adriano, transformado luego por los Papas en lo que hoy conocemos como Castillo de Sant Angelo, frente al Tiber, cerca del Vaticano.

No obstante, el monumento sagrado de base circular más destacado de toda la antigüedad habría de ser el denominado Panteón, alzado bajo la directa supervisión de Adriano por el arquitecto sirio Apolodoro de Damasco. Se trata de un templo especialmente bello que el emperador quiso consagrar como morada de todos los dioses a los que se rendía culto en el Imperio. El Panteón, síntesis del cielo y de la tierra, y síntesis, igualmente, de la inmensa variedad de cultos, es un edificio circular que está dotado de la más perfecta cúpula que el mundo antiguo nos ha transmitido. Destaca en él como la altura (43,30 metros) es la misma que la anchura, contando en el ojo de la cúpula con una abertura circular, de 9 metros, que permite la entrada de la luz, una luz difusa y apacible que, en palabras de Blanco Freijeiro, propicia, como prototipo de luz de iglesia en el momento del crepúsculo, la comunión con la divinidad. El Panteón, que se ha conservado en excelente estado debido a que fue transformado más adelante en templo cristiano, sería utilizado como modelo arquitectónico por los maestros del Renacimiento, entre ellos el propio Brunelleschi, que habría de levantar la primera cúpula moderna, el Duomo de Florencia.

Como antecedente de la arquitectura de planta octogonal debe destacarse el edificio que hoy conocemos como Torre de los Vientos, situado en Atenas, en las inmediaciones del mercado romano, que fue levantado en el siglo I a.C. por el arquitecto sirio Andrónikos Kyrrestés. Hasta la Edad Media se pensó que era un monumento funerario que albergaba la tumba de Sócrates pero lo cierto es que se trata de una interesante torre veleta que informaba a los ciudadanos sobre los vientos que soplaban en cada momento. En la parte superior de la torre existe un friso que representa a un total de ocho figuras aladas que personifican a los distintos vientos: Bóreas, Cecias, Apeliotes, Euro, Noto, Lipso, Céfiro y Escirón. Es significativo que en tiempos de la conquista otomana de Atenas este edificio octogonal fuese utilizado como lugar de culto por una comunidad islámica, los derviches giróvagos, que a través de rituales y danzas giratorias buscaban la ascensión por la senda de lo divino en busca de la integración con el Altísimo.