A partire dagli anni Trenta del secolo scorso sono stati compiuti numerosi lavori di restauro e indagini archeologiche che hanno permesso di avere un quadro dell'aspetto originario dell'edificio. Dedicata come Basilica Apostolorum, venne in un secondo momento dedicata a S. Nazaro. L’edificio paleocristiano è ricostruibile grazie alle numerose indagini archeologiche, sebbene documentazione sia spesso lacunosa; presenta un impianto a croce libera, all’ora inedito per l’Occidente. L’edificio è caratterizzato da un’aula rettangolare lunga 56 m e larga 14,20 m, su cui si innestano, a circa un terzo della lunghezza, due bracci laterali rettangolari, per una larghezza complessiva di 45,30 m. La navata è lunga quattro volte la sua larghezza ed è scomponibile in quattro quadrati; in corrispondenza del terzo quadrato si aprono i bracci laterali. I vani rettangolari dei bracci, articolati con emicicli contrapposti, erano collegati alla navata mediante due aperture a tre passaggi (triforium). Attualmente, sugli angoli, costituiti da massicci piloni in blocchi di serizzo di recupero, si imposta un grande arcone in mattoni sesquipedali disposti a doppia ghiera e bardellone. Durante il restauro si notò però l’impronta curvilinea di attacco di un raggio più piccolo e nelle fondazioni dei piloni furono individuati i punti di appoggio delle colonne della trifora. In origine il presbiterio era a terminazione rettilinea. La copertura era a capriate lignee con soffittatura piana; le falde dei tetti dei due bracci erano probabilmente ribassate e si innestavano sulle pareti esterne del corpo principale, che otteneva dunque maggiore risalto. All’incrocio dei bracci era situato l’altare sotto il quale erano state deposte da Ambrogio le reliquie degli Apostoli. E’ probabile che, a seguito del rinvenimento del corpo di S. Nazaro, Ambrogio abbia modificato il presbiterio della basilica con l’aggiunta di un’abside per accoglierne la sepoltura. Forse l’abside era decorata da una grande croce a mosaico o dipinta, come si intuisce dai due frammenti dell’epigrafe commemorativa dettata da Ambrogio, ritrovati nel 1947 e inseriti ora in una reintegrazione posta all’interno del presbiterio. Recentemente è stata avanzata l’ipotesi che non si tratti di lacerti originari, ma dei frammenti di una copia della fine dell’VIII sec. Il sepolcro del santo è stato individuato durante gli scavi del 1960-1962. La struttura era stata realizzata in laterizi, misurava 70 x 120 cm e si conservava per 65 cm in altezza; secondo il verbale di ricognizione effettuato all’epoca di Carlo Borromeo era interamente rivestito di lastre marmoree. Lastre che, secondo un’iscrizione perduta, erano state donate tra il 397 e il 404 d.C. da Serena che, per ringraziare il santo del ritorno da una spedizione militare del marito Stilicone, generale dell’esercito di Teodosio, fece decorare con marmi libici il sepolcro di San Nazaro. Nulla resta in posto dell’originario arredo architettonico paleocristiano, le pareti dovevano essere rivestite in lastre di marmi colorate o, più semplicemente, di intonaco dipinto imitante le tarsie marmoree. I muri erano in opus spicatum, in cui venne utilizzato per il 90% materiale laterizio di reimpiego: frammenti di mattoni, ciottoli e pietrame disposti a spina di pesce. Del pavimento originario in opus sectile a piastrelle bianche e nere rimane un breve tratto nella nicchia del braccio meridionale. Nei pressi del lacerto pavimentale compare l’epitaffio, ancora in situ, del medico egiziano Dioscoro, deposto nel V sec. d.C., composto in greco e in parte tradotto in latino. Lo scavo di Mirabella Roberti nel 1974 nell’area esterna all’abside, completando le indagini già svolte da Mons. Villa negli anni ’40 del secolo scorso, oltre a riconoscere le fondazioni paleocristiane (attualmente interrate), ha portato alla luce una ventina di sepolture paleocristiane e altomedievali. Le sepolture, rinvenute a circa 1/1,5 m al di sotto del piano di calpestio attuale, erano disposte in modo radiale intorno all’abside e presentano due differenti tipologie: a cassa composta da lastre di serizzo con fondo in mattoni sesquipedali e a sarcofago di serizzo; tutte hanno copertura in lastre di serizzo, talora spaccate, poste a livello del piano di calpestio originale