Pochissimo è noto della chiesa paleocristiana che si ritiene sostanzialmente coincidente con quella ricostruita in età romanica, salvo il diverso ritmo delle colonne e l’andamento del blocco absidale. Da un punto di vista strutturale le poche informazioni sulla planimetria originaria provengono dai rilievi prodotti in fase di scavo dall’arch. Gaetano Landriani che sono da integrare, per il settore absidale, con quelli del Reggiori, realizzati in occasione dei restauri successivi ai bombardamenti del 1943. La basilica aveva un’unica aula a tre navate, probabilmente monoabsidata e divida da due file di colonne; la lunghezza dell’edificio (52 m), escluse le absidi, è pari al doppio della larghezza; la larghezza della navata centrale corrisponde alla somma di quella delle navate laterali. L’attuale area absidale risale ad una ristrutturazione avvenuta tra a fine del IX e l’inizio del X sec., mentre le tre navate furono radicalmente ricostruite nell’XI sec., con una lieve variazione nell’orientamento dell’asse della basilica e del ritmo delle colonne. A cavallo tra l’XI e il XII sec. la ristrutturazione della basilica fu completata con l’atrio, che sostituiva quello precedente dovuto al vescovo Ansperto, il raddoppio del nartece e la costruzione del campanile di sinistra, in contrapposizione a quello dei monaci: le cappelle che si aprono sulle navate minori furono aggiunte tra il XIV e gli inizi del XVI sec. Il sistema di copertura era a capriata lignea ad unico spiovente per le navate laterali più basse e a doppio spiovente per la navata centrale più alta. Nel corso dell’Ottocento, durante lavori di restauro, vennero effettuati diversi scavi, compreso, lungo il perimetro della chiesa, lo scavo di un’intercapedine larga 1 m e profonda 2. Purtroppo non è mai stata pubblicata una planimetria e pertanto non è possibile sapere se davvero sulle fondazioni paleocristiane vi sia stata la ricostruzione romanica (ipotesi sostenuta dall’arch. Landriani). Nel corso dei lavori ottocenteschi furono rinvenute le fondazioni, distribuite sui due lati, di quattordici colonne, ha consentito di ipotizzare che le navate fossero separate da due file di tredici colonne per lato, sulle quali si impostavano quattordici archi. La navata maggiore si concludeva con un arco di trionfo, impostato su due semicolonne del diametro di circa 60 cm. Sempre nell’Ottocento vennero eseguiti lavori nell’area presbiteriale, dove erano stati deposti Gervasio, Protasio e lo stesso Ambrogio. Quest’area è quella che maggiormente è stata interessata dai lavori di scavo legati alle ricognizioni delle reliquie e all’esigenza di valorizzare le spoglie dei martiri, del vescovo fondatore e dei presuli che, a partire dalla seconda metà del VII sec., si fecero seppellire in prossimità dei santi. Un importante intervento risale al 1813 quando, durate a sostituzione dell’antico pavimento romanico vennero individuate numerose sepolture privilegiate: accanto a quelle paleocristiane anche deposizioni altomedievali e medievali, a confermare il continuo utilizzo funerario della chiesa. Il pavimento era costituito da lapidi rovesciate, frammenti di colonne e altri elementi architettonici; inoltre furono trovati sarcofagi reimpiegati nelle fondazioni di muri e pilastri. Anche durante gli scavi del Rossi e quelli del Reggiori fu documentato questo utilizzo dei sarcofagi nelle fondazioni; si tratta di pratica frequente nelle costruzioni milanesi almeno dal IX sec. Non abbiamo notizie delle caratteristiche dell’altare che alla fine del IV sec. era installato sopra i sepolcri dei santi e quale fosse l’organizzazione dello spazio intorno ad essi. Gli scavi permettono di osservare a posizione dei sepolcri sotto l‘altare con il ciborio nella sistemazione attuata quando l’altare d’oro fu rialzato rispetto al sarcofago in porfido rosso che in origine doveva rivestire e che Angilberto II, dopo avervi traslato i resti dei martiri e di Ambrogio, pose trasversalmente sugli originari avelli vuoti. L’innalzamento dell’altare si effettuò in un momento successivo, creando una cella in muratura contenente il sarcofago e sigillata da una grande lastra di marmo bianco. Tale sistemazione del presbiterio risale alla fine del X-inizi XI sec. Un altro “problema” è quello relativo ai piccoli sacelli annessi o prossimi alle mura perimetrali dell’edificio nel settore più orientale. Il caso più noto è quello del sacello scopeto dal Reggiori negli scavi del dopoguerra, i cui resti sono conservati sotto una botola aperta sotto il portico bramantesco della canonica, davanti all’uscita laterale della basilica. Il sacello sorge su un’area funeraria e presenta planimetria e pavimentazione compatibili con una struttura del V-VI sec., è intaccato da una tomba dipinta del IX-X sec., che sembra segnarne già il disuso ben prima della realizzazione del portico bramantesco. La planimetria del Reggiori ne evidenzia il perimetro con abside ad arco oltrepassato e la tomba dipinta, rinvenuta già senza copertura e in seguito distrutta. Anche gli scavi condotti da Mons. Rossi all’esterno della basilica tra il 1857 e il 1861 hanno evidenziato lungo il perimetrale sud la presenza di almeno un vano ipogeo sotto la cappella di San Giorgio, ad ovest del sacello di San Vittore in Ciel d’Oro, la cui cronologia di fondazione resta incerta. Gli ultimi scavi archeologici del 1995 nell’atrio di Ansperto hanno portato alla luce una fondazione parallela alla facciata dell’atrio romanico, arretrata verso est. Esternamente, alla quota di partenza delle fondazioni, vi è una serie di inumazioni, databili al periodo tardo romano/altomedievale e pertinenti al grande cimiero ad martyres, delimitato proprio dalla muratura. Quest’ultima è stata interpretata come fondazione della facciata di un atrio precedente, leggermente arretrato verso la basilica, attribuibile all’epoca tardoromana o altomedievale, all’esterno del quale si sarebbe sviluppata l’area cimiteriale. Il complesso di S. Vittore in Ciel d’Oro sorge all’altezza dell’abside minore destra della basilica e comprende oggi la Sagrestia delle Messe, la cappella di S. Ambrogio morente, alcuni locali di passaggio e la cappella di S. Vittore vera propria. Quest’ultima è costituita da un ambiente trapezoidale absidato, orientato come la basilica, nel quale, secondo la tradizione, fu sepolto nel 375/378 Satiro, fratello di Ambrogio, accanto alle reliquie del martire Vittore. Questa tradizione è al centro di una disputa con la basilica di S. Vittore al Corpo che rivendica anch’essa il possesso dei resti dei due santi. In origine la cappella era una struttura indipendente dalla basilica e la sua datazione è ancora oggetto di disaccordo tra gli studiosi. Alcuni ritengono che la costruzione sia preambrosiana, della prima metà del IV sec., ad opera dei vescovi Mirocle o Materno, mentre la volta sia da attribuire al vescovo Lorenzo I, tra la fine del V e gli inizi del VI sec. Altri pensano ad un’unica fase costruttiva della metà del V sec. sulla base