椒房殿是西汉一代皇后的宫殿，在汉代的文献中常以椒房为皇后的代称，《汉宫仪》载“皇后称椒房”。关于椒房，一般认为是以花椒粉和泥涂墙壁，使屋内呈暖色，散清香，故名椒房殿。还有文献记载：“椒聊之实，蕃衍盈升。”意思是人丁兴旺，子孙像花椒树上结满的果实那样众多，取其意名椒房殿。
椒房殿位于未央馆前殿的北面偏东的330米的地方。根据考古发掘，遗址东西为130米，南北约为149米，分为三部分，即正殿、配殿和附属房屋。正殿台基平面呈长方形，东西约55米，南北为30多米，四周有回廊，廊道为方砖漫地，殿堂东西有踏道，应为出入殿堂的通道，在殿堂西北部有一地下秘室，平面为长方形，东西8.7米，南北3.6米。作为皇帝后妃的宫殿设地下室，在其他汉代后妃宫中也有发现。作何用？不得而知。配殿南北为87米，东西为45-50米之间，由南、北二殿组成，南殿东西50米，南北32.5米。北殿东西43.5米，南北23米。两殿之间有庭院，配殿之内有五条地下巷道。在椒房殿有多条地下通道，在古代的建筑遗址中十分罕见，其功能不得知。