Στην εποχή της Δημοκρατίας ο ναός λειτούργησε ως σημείο συνάντησης για τη Ρωμαϊκή Σύγκλητο και από τα μέσα του 2ου αι. π.Χ. το εμπρός μέρος της κρηπίδας έγινε βήμα αγόρευσης. Κατά την Αυτοκρατορική περίοδο ο ναός στέγασε το γραφείο για τα πρότυπα σταθμά και τις μονάδες μήκους και ήταν χώρος φύλαξης του Κρατικού Θησαυρού.

Ο αρχαϊκός ναός καταστράφηκε ολοκληρωτικά και διευρύνθηκε το 117 π.Χ. από τον Λεύκιος Καικίλιος Μέτελλος Δαλματικός, έπειτα από τη νίκη του επί των Δαλματών. Ο δεύτερος αυτός ναός ανακαινίστηκε ριζικά από τον Γάιο Βέρρες το 73 π.Χ.

Το 14 π.Χ. μία φωτιά, που κατέστρεψε μεγάλο τμήμα της Αγοράς, έφθειρε και τον ναό· έτσι ο Τιβέριος τον ξαναέκτισε και τον αφιέρωσε το έτος 6 μ.Χ. Τα απομεινάρια του ναού στις ημέρες μας είναι από αυτόν του Τιβερίου, εκτός από την κρηπίδα, που είναι από τον ναό του Μέτελλου.

Σύμφωνα με τον Έντουαρντ Γκίμπον, ο ναός των Διοσκούρων χρησιμοποιήθηκε ως μυστικό σημείο συνάντησης για τη Ρωμαϊκή Σύγκλητο. Συχνές συναντήσεις της Συγκλήτου αναφέρονται συχνά στον Κικέρωνα. Αυτός παραθέτει, ότι η Σύγκλητος εξεγέρθηκε σε ανταρσία, εναντίον του Αυτοκράτορα Μαξιμίνου του Θράκα και υπέρ του Γορδιανού Α΄, στον ναό των Διοσκούρων το 237 μ.Χ.

Αν ήταν ακόμη σε χρήση τον 4ο αι., ο ναός θα έκλεισε κατά την Καταδίωξη των Εθνικών στη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία. Ο ναός πιθανότατα είχε ήδη καταρρεύσει τον 4ο αι., όταν το υλικό του ξαναχρησιμοποιήθηκε για να κτιστεί ένας τοίχος στο Λάκους Γιουτούρναε. Τίποτε δεν είναι γνωστό για τη μετέπειτα ιστορία του, εκτός του ότι τον 15ο αι. μόνο τρεις κίονες της αρχικής κατασκευής ήταν ακόμη όρθιοι. Η οδός που περνά από το κτήριο λέγεται των Τριών Κιόνων (via Trium Columnarum).

To 1760 οι Συντηρητές, βρίσκοντας τους κίονες σε κατάσταση επικείμενης κατάρρευσης, έστησαν σκαλωσιές για την πραγματοποίηση επισκευών. Ο Πιρανέζι και ο νέος Άγγλος αρχιτέκτονας Τζώρτζ Ντανς ο νεότερος μπόρεσαν να σκαρφαλώσουν και να κάνουν ακριβείς μετρήσεις. Ο Ντανς έτσι απέκτησε "ένα πρότυπο εκμαγείο του κορινθιακού ρυθμού από το καλύτερο παράδειγμα ίσως στον κόσμο", όπως έγραψε στον πατέρα του.

Σήμερα η κρηπίδα σώθηκε (χωρίς την πρόσοψη), όπως και οι τρεις κίονες και το επάνω τους μέρος του θριγκού· αυτό που έμεινε, είναι ένα από τα πιο χαρακτηριστικά απομεινάρια στην Αγορά.