La struttura più appariscente è tuttavia quella dell'ex "Basilica di Santa Maria della Rotonda", ricavata riadattando il complesso verso la fine del VI secolo. L'edificio, a pianta quadrata, presenta due ingressi - uno a sud, con un portale in calcare del Cinquecento, l'altro a ovest, con portale di stile gotico in pietra lavica del Duecento - e due aree presbiterali ad essi corrispondenti: un presbiterio in forma di "triclinium", circondato da angusti corridoi che fungono da deambulacro si apre verso nord, mentre a est si apriva un piccolo catino absidale di cui rimane una porzione dell'alzato. Al centro dell'edificio quadrato si apre un ambiente circolare, del diametro di 11 metri, coperto da una cupola a tutto sesto. L'ambiente circolare è circondato da grandi arcate che danno accesso a nicchie ed esedre che fungevano da cappelle. Sopra la cupola, un lucernaio ad archetto fungeva da campanile, mentre a decorazione dell'esterno si poteva osservare fino agli anni quaranta una merlatura tutto intorno al perimetro. A est della chiesa si aprivano alcuni ambienti, usati come sagrestia, danneggiati dai bombardamenti aerei e oggi usati come atrio d'ingresso al complesso monumentale.