La dea è raffigurata con un volto ovale dai contorni arrotondati che definiscono la mascella forte, le gote piene con gli zigomi appena accennati e il mento pronunciato. Il capo è cinto da una triplice corona di fiori, che fascia la fronte fino alle tempie e sorregge i capelli lasciando sfuggire ciocche ondulate divise in due bande che incorniciano il viso, coprendo la parte alta delle orecchie. Le sottili arcate sopracciliari mettono in risalto le palpebre spesse, gli occhi grandi e di forma allungata; la rovina della superficie marmorea non permette di riconoscere il solco dell’iride, accennata da un lieve rigonfiamento. La bocca dai contorni netti socchiude le labbra lasciando intravedere la chiostra dei denti; ben marcato è il solco naso-labiale. Il volto appare caratterizzato nel suo complesso dall'assenza di espressione e da una fissità ieratica. Il collo, ben tornito e modellato da due pieghe appena accennate, è impreziosito alla base da una fossetta. Sul diadema floreale, formato da tre file di piccoli fiori quadripetali con bottoncino centrale, poggia il velo (nymbus), dal bordo ispessito e inciso. Il velo è appuntato sulla sommità alle fauci spalancate di una protome di animale alato (grifo?) e discende come un nimbo ai lati del capo. All'interno del velo, a sinistra della testa è raffigurata in bassorilievo una Nike, con capelli raccolti, vestita di chitone e di una corta tunica, le ali a leggero rilievo sul fondo. Il braccio destro è sollevato quasi a sostenere la corona; il braccio sinistro è abbassato lungo il fianco, la mano tiene sollevato un ramo di palma. Analoga e simmetrica figura alata è ricostruibile a destra. Su entrambi i lati del collo, presso le gambe delle Nikai, è inserito un fiore a quattro petali. L’alto copricapo a “cono rovescio” (polos) è diviso in due fasce orizzontali decorate ciascuna da una teoria di grifi e sfingi. Il terzo e ultimo registro doveva essere modellato in forma di un piccolo tempio. Si riconosce molto bene sul margine sinistro del polos un aggetto quadrato su cui insiste la base e un piccolo frammento di una colonna. La testa, di dimensioni leggermente minori del vero, è impostata a una visione frontale come attestano la leggera inclinazione del polos e la lavorazione a semplice lisciatura del retro. L'identificazione con l’Artemide Efesia si basa essenzialmente su due elementi distintivi del tipo: il peculiare polos corredato da animali fantastici, resi in bassorilievo anziché in aggetto, e la foggia del nymbus, nel cui incavo trovano posto le figurine delle Nikai, di solito raffigurate ai lati del busto o sul pettorale della dea. Del tutto insolito, invece, il diadema floreale di soffice voluminosità che appare un'eco espansa delle rosette incise sulle bende che fasciano la fronte dei tipi canonici. La testa da via Marmorata potrebbe quindi essere considerata una rielaborazione locale ispirata alla statua di culto del tempio di Artemide ad Efeso. Il luogo di rinvenimento, alle pendici dell’Aventino, potrebbe avere attinenza con il tempio di Diana Aventina che sorgeva sul colle e che la tradizione antica pone in relazione con il santuario efesino. La totale assenza di dati di scavo utili alla cronologia del pezzo, rinvenuto in colmature superficiali, induce una datazione basata sull'esame della redazione iconografica e della resa stilistica. Queste ultime, insieme all'uso del trapano, suggeriscono una datazione nella prima metà del II secolo d.C