La Iglesia del Santo Sepulcro se encuentra en la parte alta del distrito de Marina. Las fuentes documentales sobre sus orígenes son escasas, pero la preexistencia arqueológica que ha salido a la luz debajo de la sacristía describe un área sagrada de origen muy antiguo, atestiguada en particular por una pila bautismal circular, que data de la antigüedad tardía. El primer testimonio seguro de la existencia de la iglesia se remonta a 1519. En 1564, el arzobispo Antonio Parragues de Castillejo la encomendó a la recién creada archicofradía del Santísimo Crucifijo de la Oración y la Muerte, una asociación piadosa que gobernó la iglesia hasta mediados del siglo XX y cuyo objetivo principal era enterrar a los indigentes. Junto al edificio sagrado había un cementerio, que permaneció en uso hasta las primeras décadas del siglo XIX. Después de 1564, la iglesia fue reconstruida por completo, adoptando las dimensiones y formas que aún se pueden apreciar en la actualidad: la primera fase, todavía de estilo gótico tardío, se remonta al presbiterio cuadrado, cubierto por una gran bóveda estrellada de cinco llaves, construida a partir de 1587. La disposición de las numerosas capillas laterales que flanquean la nave única, ahora adornadas con ricos muebles de madera y mármol que datan del siglo XVIII, también se remonta al último cuarto del siglo XVI y principios del siglo XVII. La construcción de la nueva fachada de la plaza en 1899 redefinió todo el lado sur del edificio y puso en segundo plano la fachada principal original de la iglesia, ahora visible en el callejón lateral, caracterizada por un gran óculo circular y el portal clasicista de estilo del siglo XVII.
En el lado norte, cerca de la pared rocosa, se encuentra la gran capilla barroca dedicada a la Virgen de la Misericordia. Se caracteriza por la planta central y la impresionante cúpula octogonal, y sustituyó, entre 1681 y 1686, a una anterior capilla abovedada, como lo demuestran las fuentes archivísticas. La reconstrucción de la capilla fue diseñada por el maestro de obras de Liguria Domenico Spotorno y se completó con el apoyo financiero del virrey de Cerdeña Antonio López de Ayala y Velasco, conde de Fuensalida. Los grandes retratos de la familia virreinal, del pintor Giuseppe Deris, que alguna vez estuvieron colgados en la capilla, ahora se pueden ver en el cercano Museo del Tesoro de Santa Eulalia. La pared posterior alberga un impresionante retablo en madera tallada, dorada y policromada, creado en los años 1684-1686 por el fuster mallorquín Joan Gabanellas en colaboración con el tallador napolitano Paolo Spinale y el dorador Bernardo Infante. La hornacina central alberga el simulacro de la Virgen de la Misericordia del siglo XV. Al mismo tiempo que la fábrica, bajo la gran sala octogonal, se excavó una espaciosa cripta funeraria, que ahora se puede visitar, dividida en dos salas comunicadas convertidas en barriles y caracterizadas por una decoración en las paredes que imita un pañuelo funerario negro.

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