El contexto medioambiental La basílica, en el pueblo de Cagliari, se encuentra en una gran plaza. El área en la que surge, a los pies del cerro di Bonaria, se corresponde con la necrópolis cristiana más antigua atestada en el municipio.

Descripción El título es registrado, por primera vez, en un paso del diácono Ferrando, biógrafo de Fulgenzio, el obispo de Ruspe quien, en el primer cuarto del siglo VI, fue exiliado por el rey Trasamundo desde el Norte de África a Cagliari, donde residió dos veces y fundó un monasterio “iuxta basilicam sancti martyris Saturnini". El edificio sería construido como "martyrium" en honor a San Saturnino, martirizado en Cagliari en el año 304.

La planta original era la de una iglesia cruciforme de la Alta Edad Media, de planta central con cuatro brazos iguales y cuerpo central en cúpula. De esta construcción, quedan el cuerpo en cúpula y los restos del ábside de escarcela cuadrangular. La cúpula está unida a través de cofias de media crucería (que sustituyeron probablemente los trombas de cuarto de esfera) con hueco cuadrado, definido por arcos de pleno centro que descargan en pilares con columnas alveoladas de mármol rojo de África. En 1089, el título fue dado por Constantino-Salusio II de Lacon-Gunal, juez de Cagliari, a los Victorianos de Marsella, que reconstruyeron el monasterio e instituyeron, en San Satrunino, la sede del priorato sardo. A los monjes se les debe la reestructuración de la iglesia en forma protorrománica entre 1809 y 1119, año de la reconsagración. Durante esta fase, debida a las maestranzas provenzales, fue mantenido el cuerpo central en cúpula y fueron reedificados los cuatro brazos, de los que sólo queda íntegramente el oriental, de tres naves y ábside, con colgadura de caliza de Bonaria, señas de bicromía debidas a la inserción de dovelas volcánicas y al uso de sesgos de mármol. La nave mediana presenta una bóveda de cajón posicionada en una cornisa y martilleada por subarcos, mientras que las naves presentan bóvedas en crucería de cantos. En un manuscrito de Carmona, de 1631, hay dos diseños del edificio románico todavía íntegro, antes de que, en 1669, de los brazos en ruinas se extrajera material usado en la reestructuración de la catedral de Cagliari.