Das ca. 22 ha (30 Fußballfelder) große Legionslager Vindobona befand sich auf einem hochwassersicheren Plateau, dass im Westen durch den Ottakringerbach und im Süden und Osten durch den Wienfluss begrenzt wurde. Die Lagermauer und Gräben sind heute noch im Stadtbild sichtbar, da zumindest die Mauer wohl bis zum Ende des 12. Jahrhunderts als Stadtmauer von Wien genutzt wurde. 

Ab 98 n. Chr. wurde das Legionslager von der legio XIII gemina errichtet, die bis 101 n. Chr. hier stationiert war. Auf diese Einheit folgte die legio XIIII gemina Martia victrix, die 114 n. Chr. nach Carnuntum verlegt wurde. Ihr folgte die legio X gemina, die bis ins 5. Jahrhundert an ihrem Standort Vindobona blieb. Bereits in der ersten Bauphase Ende des 1. Jahrhunderts n. Chr. wurden die Lagermauer sowie die Hauptgebäude (principia, praetorium) aus Stein errichtet, während die Truppenkasernen bis in die zweite Hälfte des 2. Jahrhunderts aus Lehmziegeln bestanden und erst danach ein Fundament aus Stein erhielten. Erhalten haben sich heute noch Teile der sogenannten Tribunenhäuser, also der Unterkünfte der obersten Befehlshaber der Legion, die im Untergeschoß des Römermuseums zugänglich sind. 

Ab dem 4. Jahrhundert wurden die Flächen innerhalb des Lagers als Siedlungsgebiet für die Zivilbevölkerung genutzt. In der Spätantike befand sich wahrscheinlich ein Hafen direkt am Norden des Kastells. Die zivile Siedlung (canabae legionis) um das Legionslager bestand vermutlich vom 1. bis zur zweiten Hälfte des 3. Jahrhunderts. Die meisten Gebäude wurden in Holzbauweise mit Steinsockel errichtet, einige wenige Häuser waren ganz aus Stein mit Kolonnaden zur Hauptstraße hin gebaut. Die spätrömische Siedlung beschränkte sich auf wenige Zonen, vor allem auf den Kreuzungsbereich der Limesstraße und der verlängerten via decumana um den Michaelerplatz. Dieser Straßenabschnitt kann heute durch das sogenannte Hollein-Auge innerhalb der Platzgestaltung besichtigt werden.