Il santuario campestre di San Gemiliano situato circa 5 km a nord dal paese di Sestu, venne costruito nella seconda metà del XIII secolo, sul sito dove si estendeva il villaggio di Sussua, ma non solo sul luogo dove la tradizione vuole vi sia stato il martirio del Santo, giustiziato nell'anno 125 d.C. dai soldati del proconsole romano Felice.
Costruita per volere dei monaci Benedettini Vittorini, e con l’impiego di blocchi in arenaria tufacea, la chiesa si discosta dalle altre simili edificate nel meridione dell'isola, per l'inversione dei rapporti di larghezza delle navate e di ampiezza delle rispettive absidi. Infatti, la navata a settentrione della chiesa presa in esame è maggiore rispetto a quella meridionale.
Il prospetto principale di impianto quadrato è lineare nella forma, con portale architravato ed arco di scarico a tutto sesto, e al vertice un campanile a vela. Ai lati dipartono due portici utili per accogliere i pellegrini durante la festa campestre in onore del Santo.
L’interno dell’edificio religioso presenta un’aula rettangolare divisa in due navate dotate di altrettante absidi ed ingressi, tra loro separate da archi sorretti da pilastri squadrati con capitelli a foglie, e coperte da volte a botte impostate da archi trasversali.
In occasione dei lavori di rifacimento eseguiti tra il XVI il XVII secolo, il santuario venne dotato di un portico a giorno diviso in tre navate; sul lato sinistro venne realizzata la sacrestia e l'alloggio per il guardiano.
Ricordiamo la presenza dal XVIII secolo di un'azienda agricola dedita all’allevamento del bestiame, e alla coltivazione dei cereali, chiusa definitivamente a seguito dell’emanazione della legge sulla soppressione degli ordini religiosi.