Su construcción dio comienzo en época del obispo Eclesio, mientras Rávena estaba gobernada por los ostrogodos y fue sufragada por el banquero de origen griego Juliano Argentario. Sin embargo, fue consagrada por el arzobispo Maximiano en 548, cuando la ciudad había quedado anexionada a los dominios bizantinos del Emperador Justiniano.
Se desconoce el nombre de los arquitectos que crearon el edifico. Pero es evidente en sus formas, que bien fuesen italianos o procediesen de oriente, supieron seguir la tradición de otros edificios bizantinos de planta central y dos alturas.
Precedida por un nártex, tangencial a uno de los ángulos del edificio, la iglesia adopta la forma de un octógono inserto en otro mayor. La zona central del edificio queda articulada por ocho pilares compuestos que se abren en exedras de dos pisos, sustentadas por triples arcadas. La sensación interna es de una asombrosa verticalidad que se combina con la ondulación de los muros, provocada por los espacios que se retraen entre los pilares. La verticalidad se acentúa, además, con una peculiar combinación de columnas, más elevadas en el nivel inferior y ligeramente más cortas en el superior.
Las exedras se cubren con medias cúpulas de ladrillo y la zona central con una cúpula, dispuesta sobre un tambor octogonal. La ejecución de cada uno de estos elementos utiliza técnicas constructivas propias del mundo bizantino que se sirven de ladrillos y otros elementos cerámicos para aligerar las cargas de las cubiertas.
Al este, se abre un ábside poligonal en el que, además, se concentra toda la decoración musiva del conjunto. La transición entre el espacio central y el del ábside se realiza a través de un gran arco que alcanza la misma altura que la doble planta del resto de las exedras. Tanto el ambulatorio formado por el octógono exterior, como la galería del piso superior quedan conectadas con el espacio absidal por medio de vanos triples.
La decoración original del edificio, planificada por el arzobispo Maximiano, incluyó diversos elementos, algunos de los cuales se han perdido. Todos los elementos marmóreos fueron importados del este, del Proconeso. De ellos se conservan las columnas y los capiteles e impostas de las mismas. Sin embargo, se han perdido los antiguos revestimientos de paredes y suelos. Cabe señalar que los capiteles se tallaron en el estilo constantinopolitano de la época y que se prestó especial atención a la calidad de las columnas. Las situadas en la zona central presentan vetas verticales, mientras las del ábside las tienen horizontales, como símbolo de exclusividad y prestigio.
La decoración musiva, con características plenamente bizantinas, se concentra en el espacio del ábside. Utiliza los más exquisitos materiales e incorpora el oro y el nácar para dar más grandiosidad al conjunto. En líneas generales el programa iconográfico ensalza el sacramento de la eucaristía, combinándolo con un mensaje claramente propagandístico, protagonizado por las exquisitas representaciones de Justiniano y su esposa Teodora.