Primer testimonio de arquitectura paleocristiana de la región, este edificio se construyó en el s. VI sobre el emplazamiento del martyrium de Saturnino, un vecino de Cagliari. De aquella época subsisten el cuerpo central, con sus cuatro pilares unidos a los arcos que sostienen la cúpula, y algunos vestigios del pequeño ábside cuadrangular. El monasterio, reconstruido entre 1082 y 1119 -fíjese en el brazo final de tres naves y en el antecuerpo-, permaneció intacto hasta 1669, cuando se decidió despojar la basílica para vestir la catedral.