بنای موسوم به کاخ والرین در 150 متری شمال خاوری آتشکده بزرگ بیشاپور قرار گرفته است. نمای ورودی این بنا نیز همانند فضای داخلی معبد آناهیتا از سنگهای تراش خورده با ابعاد 75 در45 سانتیمتر ساخته شده است.این سنگها با بستهای آهنی به یکدیگر پیوند داده شده و مستحکم شدهاند. بنا از نظر پلان و معماری دارای ویژگیهای کاملا ساسانی است. بنا دارای یک ورودی بزرگ است. نمای دیوارهای داخلی بنا با سنگهای تراش خورده طرحدار و نمای بیرونی آن با اندود سفید پوشیده شده است. همه بخش¬های بنا دارای گچ¬بریها و نگارهای برجسته زیبا بوده است که امروزه برخی از شاخص¬ترین آنها در موزه بیشاپور به نمایش گذاشته شده است. بنا بر اساس نظر کاوشگر آن (رومن گیرشمن) کاخی بوده که بوسیله شاپور یکم برای والرین امپراتور اسیر رومی ، ساخته شده بود و نشانگر جوانمردی و عطوفت این شاهنشاه نسبت به امپراتور اسیر به شمار میرود.