Per lungo tempo in questa chiesa è stata riconosciuta un'antica cattedrale di Siracusa, sorta in Acradina, extra moenia, nella regione delle Catacombe, nel luogo ove, secondo la tradizione, fu sepolto il protovescovo di Siracusa, san Marciano, martirizzato sotto Gallieno e Valeriano (metà del III secolo); recenti studi hanno però intaccato questa ipotesi.[senza fonte]

 

La facciata sud della chiesa quale si vede, distrutta dal terremoto del 1693 (si rovinò la Gran Basilica), e quella ricostruita nel '700 con notevoli modifiche alla stessa facciata e al portico per la cui ricostruzione furono usati elementi quattrocenteschi. A sinistra si nota invece l'antica facciata normanna segnata dal rosone e dal portale decorato.

In questo stesso luogo sorgeva in età greca classica una latomia, nella quale in età tardo ellenistica fu installata un'officina di vasai pertinente ad un'area cultuale pagana. Mentre in età tardo-imperiale divenne area cimiteriale cristiana in uso almeno sino al 423. Attorno alla metà del VI secolo (forse in relazione al soggiorno di papa Vigilio a Siracusa) il sepolcreto fu manomesso per far posto alla cripta di san Marciano che doveva accogliere il sarcofago con le reliquie del santo. Così sopra la cripta fu edificata la chiesa absidata, a tre navate, suddivisa da 12 colonne di tipo dorico (con riferimento agli apostoli), in modo che la sepoltura del Santo si trovasse in asse con l'altare, posto al centro della navata, limitato da una balaustra.

 

Nell’878 durante l’assedio arabo di Siracusa il comandante Giafar ibn Muhammad pose il suo accampamento nella chiesa.

Dopo le probabili devastazioni di età araba, la chiesa subì innovazioni col rifacimento dei muri perimetrali, il prolungamento con semicolonne dei pilastri dell'abside e della facciata, la riduzione a 10 del numero delle colonne e inclinando il pavimento in direzione della facciata.

 

Nel 1428, addossata alla parete nord, si costruì una cappella rettangolare, preceduta da portico. Caduta in disuso fu concessa nel 1630 ai Carmelitani di Montesanto che inserirono all'interno una nuova struttura diversamente orientata (N- S) che occupò lo spazio delle prime due campate di quella preesistente.

 

Nel 1626 Pietro Della Valle descrive le catacombe parlando anche di tracce d'affresco:

 

«L’undici gennaio vidi le grotte sotterranee della chiesa di San Giovanni fuor della città di Siracusa: son molte, grandi e belle, fabbricate a guisa di labirinto, é, come si vede, senza dubbio per sepolture, ma sepolture da potervisi scendere, con luoghi sotto a cupole alquanto forse illuminate per radunarvisi, o all’esequie, o a cene funerali. Però vi si vedono figure di santi antichi, ed altri in dizii d’esser state de’ cristiani; e sono una bella fabbrica per cosa sotterranea, ove sono cavate, come si vede, a scalpello nel sasso naturale.»

 

Il terremoto del 1693 causo gravi danni riparati nel 1705-6, quando fu ricostruito con materiale di spoglio il portico odierno.

 

Una scala di accesso alla cripta di san Marciano, dove nel 61 avrebbe predicato l'apostolo Paolo, si trova il sepolcro in muratura del Santo, con la piccola apertura attraverso la quale si poteva accedere al contatto con le sacre reliquie; al centro vi è un altare circondato da 4 colonne. In età normanna lo spazio centrale attorno all'altare fu modificato da 4 pilastri che hanno incorporato i capitelli con i simboli degli Evangelisti e iscrizioni del Vangelo. Si effettuò anche la pavimentazione, lembi della quale sono ancora visibili. Le pareti presentano rovinatissime tracce di pitture, quale a nord quella detta delle due Alessandre. Dal piano della Basilica si discende a sinistra per visitare le Catacombe di San Giovanni, le più recenti fra le siracusane (315-360), e in uso fino alla fine del V sec.

 

Particolarmente importante è la cripta di san Marciano sotto la chiesa, che ha accolto il corpo del primo vescovo fin quando a causa dell'invasione araba furono traslate a Gaeta. La cripta è tuttora frequentata come luogo religioso sia da Cattolici sia da Ortodossi.