Nel 1615 vennero rinvenuto le spoglie di Sant’Antioco all’interno delle catacombe al di sotto della chiesa a lui dedicata posta nel colle della città antica di Sulci.
Le spoglie sono attualmente conservate in un reliquiario nella Basilica di Sant’ Antioco, reliquiario di età barocca a due scomparti, nello scomparto superiore si trova il teschio del santo, in quella inferiore altre ossa del corpo.
Nel X secolo l’edificio martiriale venne traformato in chiesa con pianta longitudinale, all’interno con tre navate e campate laterali.
Le aggiunte delle absidi del 1089 e del 1102 si devono ai Vittorini così come l’intervento sulla cripta che venne resa comunicante con il resto del santuario, e del colonnato semicircolare che circonda la tomba del santo. Altri lavori di ampliamento avvennero nel XVII secolo. Il primitivo martyrium era un semplice edificio a croce e a simmetria accentrata.
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