Śmierć przez ukrzyżowanie była w czasach rzymskich powszechną formą karania stosowaną wobec buntowników politycznych (powstańców) i społecznych (niewolników), a także przestępców kryminalnych. Stosunkowo rzadko stosowano ją wobec obywateli rzymskich. Więźniowie byli najpierw stawiani przed właściwym dla miejsca i okoliczności sądem. Sprawę rozpatrywał najczęściej trybunał wojskowy ustanawiany przez wyższego dowódcę armii lub legionu i jego urzędników. Sędziami w sądach cywilnych (w prowincjach) byli lokalni zwierzchnicy administracji imperium (legat, namiestnik itp.). Jeśli ukrzyżowanie miało być formą odwetu lub demonstracji stanowczości i siły Rzymu wobec podbitych narodów, to okrutną egzekucję poprzedzano równie okrutnymi torturami (zwykle poddawano nieszczęśnika biczowaniu) i widowiskowemu odprowadzeniu skazańca na miejsce kaźni.
Wiele niepotrzebnych dyskusji i spekulacji wywołuje do dziś popularna średniowieczna ikonografia, która rozpowszechniła fałszywy obraz drogi krzyżowej Jezusa. Ukazywano Jezusa niosącego na Golgotę kompletny krzyż, złożony z dwóch skrzyżowanych drewnianych belek. W rzeczywistości przejście skazanych na ukrzyżowanie Rzymianie organizowali w sposób odmienny. Pionowe pale były już przygotowane – wkopane na stałe w miejscu kaźni, położonym zwykle poza miastem. Skazańca, sprzed oblicza sędziego lub z więzienia, odprowadzano na teren egzekucji pod wojskową strażą. Przed więźniem szedł herold z tabliczką z tytułem winy (łac. titulus) wypisanym zarówno po łacinie, jak i w lokalnych językach, aby każdy, kto potrafił czytać, mógł się dowiedzieć, z jakiego powodu wydany został wyrok. Tabliczka ta później przybijana była wprost na krzyżu albo na tyczce ustawionej w jego pobliżu.
Nikogo nie zmuszano do wleczenia kompletnego krzyża. Skazańcowi kazano nieść nałożoną na ramiona (i przytwierdzoną sznurami) ciężką drewnianą belkę (łac. patibulum). Po dotarciu skazańca na miejsce egzekucji jego ręce – nadal przywiązane – były przybijane do belki. Używano do tego zabiegu gwoździ o długości ok. 15-18 cm. Trzeba wiedzieć, że gwoździe były wbijane w specjalnie wybrane punkty w stawach nadgarstków, a nie w dłonie, jak to często mylnie przedstawia tradycyjna ikonografia. Eksperymenty anatomiczne wykazały, że kości, mięśnie i ścięgna dłoni nie wytrzymałyby ciężaru ciała skazańca i natychmiast uległyby rozerwaniu.
Później (jak to relacjonuje żydowski historyk Józef Flawiusz) przy użyciu lin belka razem ze skazańcem była wciągana na pal. Tu była umieszczana poprzecznie – albo na jego szczycie (tworząc konstrukcję podobną do litery T), albo nieco niżej, co dawało kształt znanego nam dzisiaj krzyża. Oba sposoby mocowania belki były praktykowane zamiennie. Tak więc krzyż w kształcie, jaki jest obecnie powszechnie rozpoznawany, formowany był dopiero pod sam koniec egzekucji. Po jego utworzeniu przybijano nogi skazańca do pionowej belki. Gwoździe wbijano w śródstopie – w każdą nogę osobno albo w obie stopy jednocześnie (w takim wypadku składano je razem, jedna na drugiej i przebijano jednym gwoździem). Pod stopami umieszczano niewielką podporę, aby skazaniec mógł się na niej wesprzeć, by zaczerpnąć tchu. Całość konstrukcji, tzn. belka poprzeczna razem z belką pionową (palem), miała wysokość 3-4 m, a jej waga przekraczała na ogół 130 kg. Jest więc oczywiste, że żaden skazaniec nie byłby w stanie sam udźwignąć takiego ciężaru w czasie swojej ostatniej drogi, nawet gdyby był zdrowym i silnym mężczyzną, a nie człowiekiem straszliwie skatowanym wcześniejszym biczowaniem.
Po dokonaniu egzekucji przy skazańcu pozostawała rzymska warta, która nie pozwalała się nikomu do niego zbliżać. Gapie mogli obserwować cały „spektakl” jedynie z pewnego oddalenia. W opisanych warunkach ukrzyżowani ludzie konali zwykle kilka dni (nawet do siedmiu), tocząc walkę o każdy haust powietrza. Zwisające bezwładnie ciało z rozkrzyżowanymi ramionami nie pozwalało na normalne oddychanie, bo mięśnie klatki piersiowej miały utrudnione funkcjonowanie przy rozpiętych i obciążonych ponad wytrzymałość ramionach. Z kolei uniesienie się na nogach – dokonywane w celu odciążenia napiętych mięśni ramion i nabrania powietrza – powodowało niewyobrażalny ból w przebitych gwoździami stawach skokowych. Wskutek tego człowiek konał, cierpiąc ostry ból, dusząc się i wykrwawiając. Czasami żołnierze, w geście „łaski” lub zniecierpliwieni długim konaniem skazańca, łamali mu kości goleniowe. To sprawiało, że nie mógł on już więcej wznosić się na stopach dla nabrania powietrza i dusząc się, bardzo szybko konał. Tę procedurę nazywano crurifragium.
Pewne ruchy religijne propagują tezę o ukrzyżowaniu Jezusa na samej belce pionowej (palu). Jego ręce miały być rzekomo przybite nie do patibulum, ale ponad głową. Opis dźwigania belki poprzecznej zawarty w zapisach ewangelicznych, wskazujący na wybrany przez oprawców typowy sposób wykonania wyroku śmierci na Jezusie (opisany powyżej), wyklucza jednak taką interpretację.
Metody krzyżowania różniły się nieco w zależności od regionu imperium oraz od zwyczajów katów. Cyceron (Marcus Tullius Cicero) określał krzyżowanie jako „najbardziej barbarzyńską i obrzydliwą formę kary śmierci”. Dlatego też sugerował, aby wykonywana była poza miastem, „z dala od świadomości obywateli rzymskich, z dala od ich oczu i uszu”. Tacyt wspomina, że w metropolii rzymskiej miejsce wykorzystywane do krzyżowania skazańców znajdowało się poza Bramą Eskwilińską (znaną też jako Łuk Galiena).
Śmierć krzyżowa była zawsze związana z wielkim upodleniem człowieka. W Rzymie krzyżowano skazańców całkowicie nagich. Umierali więc nie tylko w przejmującym bólu, ale i w poniżeniu. W Judei publiczna nagość była zabroniona Prawem Mojżeszowym. Dlatego Rzymianie, by nie wywoływać napięć religijnych, pozostawiali skazańcom judejskim skromne przepaski. Zdzierali z nich jednak resztę ubrania, aby w palącym słońcu (lub w czasie nocnych przymrozków) uczynić ich śmierć jeszcze okrutniejszą.