Nel 1963, nel corso di lavori di risistemazione stradale lungo la via Madonna del Mare, nel quartiere storico di Cittavecchia, furono scoperte e parzialmente rimesse in luce le vestigia di una basilica cimiteriale paleocristiana. La chiesa sorse al di fuori del circuito murario della città di Tergeste, non lontano dal mare (anticamente la linea di costa correva più arretrata rispetto ad oggi), sopra i resti di una necropoli romana. La strutture conservate, oggi visibili tal di sotto di un palazzo moderno, restituiscono la planimetria di un'aula a croce latina, abside poligonale a cinque lati e presbiterio rialzato. L'edificio conobbe una prima fase costruttiva tra la fine del IV-inizi del V secolo e un secondo intervento verso gli inizi del VI secolo. Degni di particolare interesse sono i mosaici pavimentali della basilica (alcuni in situ, altri affissi sulle pareti presso l'ingresso del sito archeologico): quelli appartenenti alla fase più antica, in tessere bianche e nere, sono caratterizzati da motivi geometrici e da alcune iscrizioni mutile, mentre quelli più recenti, policromi, presentano un'alternanza di elementi decorativi con iscrizioni, nelle quali è possibile leggere i nomi, le professioni e i donativi di fedeli benefattori (si riconoscono 14 dediche, più una perduta), che contribuirono con le loro elargizioni alla pavimentazione musiva della chiesa. La basilica cimiteriale custodiva, in una fossetta sotto l'altare, alcune reliquie martiriali. Date le caratteristiche dell'edificio, è evidente la sua rilevanza nell'ambito della primitiva comunità cristiana di Trieste, la "Sancta Ecclesia Tergestina" menzionata per la prima volta proprio in una delle iscrizioni pavimentali della chiesa. La chiesa fu riedificata nel corso del Medioevo; dal XIII secolo è nota una sua dedicazione alla Madonna del Mare ("Sancta Maria de mari").