Das 1926 entdeckte Dieburger Mithräum war 11 m lang und 6,5 m breit und hatte wie üblich umlaufende Bänke für das gemeinsame Mahl. Für das Kultbild gab es offenbar keine Nische. Wie viele andere Mithräen war auch dieses schon in der Antike mutwillig zerstört worden.

Bei den Ausgrabungen fand man unter anderem ein 85 x 90 cm großes Relief, das ursprünglich drehbar war und auf beiden Seiten mit Reliefs versehen ist. Eine Seite zeigt als Mittelbild Mithras in einer Jagdszene, die von zwei Fackelträgern mit erhobener Fackel eingerahmt wird. Das Pendant mit gesenkter Fackel fehlt dagegen. Das Mittelbild wird von 11 kleineren Bildern eingerahmt. Sie zeigen Saturn, die Geburt des Mithras, das gemeinsame Mahl mit dem Sonnengott, die Himmelfahrt des Mithras sowie einige Szenen aus der Stiertötungslegende. Die eigentliche Tötung des Stiers die normalerweise im Zentrum jedes Mithras-Kultbilds steht, fehlt in Dieburg jedoch.

Die andere Seite des Reliefs sticht besonders aus den üblichen Kultbildern des Mithras hervor. Hier ist der Phaeton-Mythos dargestellt. Phaeton, der Sohn des Sonnengottes Helios, bittet seinen Vater, den Sonnenwagen lenken zu dürfen. Helios willigt widerwillig ein, da er durch ein Versprechen gebunden ist. Phaetons Überheblichkeit rächt sich jedoch. Er verliert die Kontrolle über den Sonnenwagen und stürzt ab. Damit löst Phaeton einen Weltenbrand aus und wird von Zeus mit einem Blitz getötet, um Schlimmeres zu verhindern.

Das Dieburger Relief zeigt in der Mitte den thronenden Sonnengott. Rechts von ihm steht Phaeton, der ihn um den Wagen bittet. Umgeben ist die Szene von verschiedenen Frauen sowie vier jungen Männern, die je ein Pferd des Sonnengottes führen. Darunter spannt der Himmelsgott Caelus seinen Mantel zum Himmelsgewölbe auf und macht auf diese Weise deutlich, dass sich diese Szene im Himmel abspielt. Den eigentlichen Sturz des Phaeton sehen wir nicht.

Was hat dieser Mythos mit Mithras zu tun? Der Legende nach verursacht Mithras am Ende der Welt einen Weltenbrand zur Reinigung. Mithras wird aber sicher nicht mit Phaeton gleichgesetzt, da dieser für Hochmut steht und sein Weltenbrand für Vernichtung. Mithras dagegen steht für neues Leben.

Da auf dem Dieburger Relief das zentrale Thema des Mithraskults – die Stiertötung, aus der neues Leben entsteht – nicht dargestellt ist, wird vermutet, dass es sich nicht um das eigentliche Kultbild handelt. Aber das werden wir wohl nicht klären können.