Le cimetière antique du Bas Empire
Contrairement à ce qu'avait cru un temps l'archéologue Edouard Salin à la fin des années 1950, il n'y a jamais eu de cimetière sur le site actuel de la basilique au Haut-Empire romain. On n'a pas retrouvé de vestiges du I° ou du début du II° siècle ap. J.C.
En revanche, il y a bien eu un cimetière du Bas-Empire à l'emplacement de la basilique actuelle, avec des tombes et des rites funéraires tout à fait analogues à ceux rencontrés en site urbain dans le bassin parisien à cette époque : sarcophage en pierre de forme rectangulaire, avec parfois une forme intérieure concave du côté de la tête, peu de mobilier funéraire, des cercueils de bois avec de grands clous de fer.
Chose étrange, on a retrouvé plus loin, à une cinquantaine de mètres au Nord-Est du chevet, une voie gallo-romaine et plusieurs sarcophages rassemblés. Il est très difficile de dire s'il y avait deux nécropoles distinctes ou une seule.
L'édifice primitif est au n°1. C'est une construction à nef unique de 20 m de long et de 9 m de large. Les murs gouttereaux sont formés de gros blocs de réemploi d'origine antique (un temple ?). L'extrémité orientale n'a pas été retrouvée.
Il y a des sépultures aussi bien à l'intérieur, autour de celle de Denis, qu'à l'extérieur, dont une (autre ?) petite nécropole 50 m vers le Nord-Est, près d'une voie. On note aussi la présence de deux bâtiments annexes (n° 2 et 3 sur le plan) faisant partie d'un bâtiment de nature inconnue (agricole ?).Unité d'archéologie de Saint-Denis - Atlas de St Denis, par M. Wyss Quoi qu'il en soit, le lien entre ces tombes et la sépulture de saint Denis semble évidente.
Les puissantes fondations d'un monument, retrouvées par J. Formigé et Mac Crosby à partir des années 1950, sont antérieures aux tombes retrouvées.
Ce premier édifice ne peut donc pas être l'église construite par sainte Geneviève à la fin du V° siècle. Il est beaucoup plus vieux.
Du coup, l'archéologie semble valider le témoignage de la Première Passion de saint Denis ou Gloriosae : selon ce récit, une pieuse femme aurait inhumé le corps de saint Denis (martyrisé vers 250) dans son champ, avant de faire élever sur sa tombe un mausolée que remplacera plus tard la basilique de sainte Geneviève.
De quand pouvait-il dater ? Il est peu probable qu'un tel édifice chrétien ait pu apparaître avant l'édit de Milan voulu par l'empereur Constantin (313) ; il aurait été vite détruit par les autorités romaines.
On peut donc penser qu'il est assez vite sorti de terre juste après l'an 313.
Entre 250 et 313, le souvenir de l'emplacement de la tombe du martyr a dû se conserver (pendant environ 60 ans !), peut-être aidée par un discret ou léger tumulus. La vénération locale continue de Denis est ainsi attestée. Elle a sans aucun doute commencé dès sa mise à mort. Avec la construction du premier édifice, les chrétiens ne craignent plus de se faire inhumer à proximité de la tombe du premier évêque de Paris. Du reste, le plus ancien nom de Saint-Denis est vicus Catulacensis. Il est certes d'origine anthroponymique, mais on n'écarte pas non plus l'idée d'un fundus primitif qui aurait appartenu à un certain Catullus. La Première Passion de Denis semble suggérer cette idée puisqu'elle nous apprend que le premier évêque de Paris aurait été enterré dans un domaine privé. Les édifices notés n°2 et 3 sur le plan ci-dessus (dont l'un semble être un bâtiment à contreforts et l'autre un bassin) contenaient des sédiments propres à un environnement rural, avec en outre des rebuts d'un atelier d'épinglier de la 2° moitié du IV° siècle. La voie orientée Est-Ouest est peut-être de la même époque. On est vraisemblablement en présence d'un domaine agricole.
Sous la basilique, sous le choeur, la crypte archéologique :
la fosse primitive où d'après la tradition furent inhumés saint-Denis, saint-Rustique et saint-Eleuthère :.