La basilique, dans la ville de Cagliari, surplombe une grande place. La zone sur laquelle elle s'élève, au pied de la colline de Bonaria, correspond à la plus ancienne nécropole chrétienne attestée de la capitale.
Le titre est enregistré pour la première fois dans un passage du diacre Ferrando, biographe de Fulgenzio, évêque de Ruspe qui, dans le premier quart du VIe siècle, a été exilé par le roi Trasamondo d'Afrique du Nord à Cagliari, où il est resté deux fois et a fondé un monastère « iuxta basilicam sancti martyris Saturnini ».
Le bâtiment aurait été construit comme un « martyrium » en l'honneur de Saint Saturnino, martyrisé à Cagliari en 304. La structure originale était celle d'une église cruciforme du début du Moyen Âge, avec un plan central à quatre bras égaux et un corps central en forme de dôme. Le corps en forme de dôme et les vestiges de l'abside carsella quadrangulaire proviennent de cette usine. Le dôme est relié au moyen d'écouteurs en demi-croix (qui ont peut-être remplacé les trompettes à quart de boule) au compartiment carré, défini par des arches au milieu qui débouchent sur des piliers ornés de colonnes alvéolaires en marbre rouge africain.
En 1089, le titre a été donné par Constantino-Salusio II de Lacon-Gunale, juge de Cagliari, aux Vittorini de Marseille, qui ont reconstruit le monastère et établi le siège du prieuré sarde à San Saturnino. Les moines ont été responsables de la restructuration de l'église dans des formes proto-romanes entre 1089 et 1119, année de sa reconsécration. Au cours de cette phase, grâce à des ouvriers provençaux, le corps central en forme de dôme a été conservé et les quatre bras ont été reconstruits, dont seul le bras est resté intact, avec trois nefs et une abside, avec un mur en calcaire de bonaria, des notes de bichromie dues à l'insertion de pierres volcaniques et à l'utilisation de restes de marbre. Le bas-côté central possède une voûte en berceau montée sur un châssis et ponctuée d'arcades, tandis que les navatelles sont dotées de voûtes croisées en cantonetti.
Un manuscrit de Carmona, datant de 1631, contient deux dessins de l'édifice roman encore intact, avant que le matériau utilisé pour la rénovation de la cathédrale de Cagliari ne soit retiré de ses armes en ruine en 1669.

Historique des études
Les chercheurs ne sont pas d'accord sur la dénomination originale, la configuration et le placement chronologique de la plante du début du Moyen Âge. En 1953, Raffaello Delogu a reconnu dans l'église le modèle typique du « martyrium », le bâtiment honorifique construit selon un plan cruciforme sur l'enterrement de ceux qui s'étaient sacrifiés pour la foi. En 1978, Renata Serra, utilisant le Delogu, a donné le bâtiment cruciforme de la première moitié du Ve siècle. En 1979, Tatiana K. Kirova affirme que le « martyrium » cruciforme, attribué au VIe siècle, avait ses bras percés directement depuis l'usine d'origine. En 1984, Letizia Pani Ermini a identifié dans une structure mononave à abside en N, trouvée sous l'église cruciforme, la « basilique sancti martyris Saturnini » où Fulgenzio di Ruspe a construit le monastère au début du VIe siècle ; vers le milieu du VIe siècle, l'église à nef unique aurait cédé la place à l'église en forme de croix. Il existe un plus large consensus sur la restructuration romane, pour laquelle Delogu a déjà identifié des moyens de construire la zone franco-ibérique grâce aux Vittorini de Marseille.

Bibliographie
R. Delogu, L'architettura del Medioevo in Sardegna, Roma, La Libreria dello Stato, 1953, pp. 8-13, 48-51;
T.K. Kirova, La basilica di S. Saturnino in Cagliari, La sua storia e i suoi restauri, Cagliari, 1979;
L. Pani Ermini, "Ricerche nel complesso di S. Saturno a Cagliari", in Atti della Pontificia Accademia Romana di Archeologia. Rendiconti, LV-LVI, 1982-84, pp. 111-128;
R. Coroneo, Architettura romanica dalla metà del Mille al primo '300, collana "Storia dell'arte in Sardegna", Nuoro, Ilisso, 1993, sch. 2;
R. Coroneo-R. Serra, Sardegna preromanica e romanica, collana "Patrimonio artistico italiano", Milano, Jaca Book, 2004, pp. 35-41, 44.
R. Serra, Studi sull'arte della Sardegna tardoantica e bizantina, Nuoro, Poliedro, 2004, pp. 95-96, 101-102;
R. Coroneo, Chiese romaniche della Sardegna. Itinerari turistico-culturali, Cagliari, AV, 2005, pp. 92-93;
R. Coroneo, "La basilica di San Saturnino a Cagliari nel quadro dell'architettura mediterranea del VI secolo", in San Saturnino Patrono della Città di Cagliari nel 17° centenario del martirio, Cagliari, 2005, pp. 55-83.