La basilica di San Saturnino situata in piazza San Cosimo nel quartiere Villanova di Cagliari, fu costruita tra il V e il VI secolo d.C. ai piedi del colle di Bonaria, sul sito dove sorge la più antica necropoli paleocristiana della Sardegna.
Delle origini dell’edificio sacro ce ne parla il diacono Ferrando, biografo di san Fulgenzio di RuspeIl, vescovo di Ruspe, esiliato nel primo quarto del VI secolo, per volere del re Trasamondo a Cagliari, dove soggiornò due volte tra il 507 e il 523, e fondò un monastero "iuxta basilicam sancti martyris Saturnini", che tradotto in italiano significa “presso la basilica di San Saturnino martire”.
Edificata probabilmente nel luogo dove fu sepolto il giovane Saturnino, martirizzato nel 304, in quanto non rinnegò la sua fede cristiana, la chiesa in stile altomedioevale presentava un impianto cruciforme, contraddistinto da un corpo centrale sovrastato da una cupola tutt’ora visibile, e quattro bracci uguali, di cui si conserva solamente quello orientale, a tre navate e abside.
Nel 1089, la basilica venne donata dal giudice Costantino Salusio II de Lacon Gunale, ai monaci benedettini di Marsiglia, committenti dei primi lavori di restauro secondo lo stile romantico provenzale, nonché istitutori tra le mura della stessa, della sede del priorato sardo dedicata a San Saturnino.
Consacrato nel 1119, il rinnovato edificio religioso subì ingenti danni provocati dagli Aragonesi in occasione dell’assedio del Castello di Cagliari nel 1324, cui seguì un periodo di decadenza, incentivato anche dagli scavi archeologici della necropoli paleocristiana iniziati nel 1614, per volere dell'arcivescovo Francisco Desquivel, con lo scopo di riportare alla luce i “los cuerpos santos”, cui seguirono nel 1669 i lavori di asportazione dei materiali, utili per la ristrutturazione della fortezza, e realizzazione della cattedrale di Cagliari.
La successiva intitolazione ai Santi medici Cosma e Damiano, risale al 1714, anno in cui la basilica venne concessa all'ordine dei Medici e Speziali.
Nuovi interventi furono necessari dopo i bombardamenti della Seconda Guerra Mondiale, e tra il 1978 e il 1996, anno in cui la basilica venne riaperta al pubblico.
Al 30 ottobre 2004, risale la consacrazione della nuova chiesa contraddistinta da un nuovo altare ed un ambone di nuova fattura, ad opera dell'arcivescovo di Cagliari Giuseppe Mani.
Il prospetto principale realizzato in direzione dell’Oriente, presenta due corpi di fabbrica, appartenuti all’originaria facciata, contraddistinti da altrettanti portali architravati sormontati da lunette a tutto sesto; nel nucleo centrale si apre il portale d’ingresso, oltre il quale si accede al piano di calpestio dello scomparso braccio ovest, dal quale si raggiunge l’attuale accesso alla basilica caratterizzato da una vetrata a specchio, sostenuta da intelaiatura in metallo scuro, eseguita tra il 1978 e il 1996, per chiudere i tre archi che collegavano i tre bracci ormai andati distrutti, al corpo centrale.
L’esterno del braccio orientale risulta decorato da archetti pensili, mentre l'abside è rivestito da pietrame a vista.
L’impianto interno della basilica presenta una sola navata, con braccio orientale terminante con abside semicircolare, diviso in tre navate separate da colonne, sulle quali si innestano archi a tutto sesto.
La navata centrale è coperta da volta a botte, impostata su cornice e scandita da sottarchi, mentre quelle laterali, formate da due campate ciascuna, presentano volte a crociera.
Peculiare l’antica cupola raccordata mediante scuffie a mezza crociera, al vano quadrato contraddistinto da archi a pieno centro, innestati su pilastri con colonne alveolate in marmo rosso d'Africa.
Da non perdere la visita all’area archeologica circostante, oggetto di scavi, grazie ai quali sono state riportate alla luce numerose sepolture di età romana e bizantina.