К западу от него, перед Гробом Господним, был ещё один открытый двор (второй атриум), с трёх сторон окружённый колоннадой. В его юго-восточном углу возвышалась Голгофа (на ней позже был водружён символический крест, а вблизи воздвигнута часовня). Гроб Господень находился западнее, за вторым атриумом. Первоначально гробница, как полагают исследователи, представляла собой отделённую от склона скалу с вырубленной в ней пещеркой. Уже к концу правления императора Константина гробница была окружена ротондой диаметром около 35 м с деревянной крышей в виде шатра (её стена сохранилась как основание современной ротонды). Это сооружение с конца IV в. часто называли по посвящению престола – Анастасис (греч. – Воскресение). I. Мартирий. Фундаменты этого базиликального сооружения, архитектурно оформившего места, свидетельствующие о Страданиях Христа, Его Крестной Смерти и Воскресении (название «Мартирий» от греч. – свидетельство, доказательство), обнаружены в церкви св. Елены (армянской часовне св. Вардана), к востоку от Голгофы, в алтаре современного греческого кафоликона (основание апсиды). Они уходят глубоко, опираясь на скалу и засыпку карьера, в некоторых местах пересекая древние стены римского периода. Открытая часть апсиды базилики позволила определить, что её ось проходит немного южнее оси ротонды. Благодаря этим раскопкам исследователи проясняют описания Евсевия и детально реконструируют Мартирий. Пятинефная базилика (размер в плане 58,5х40,5 м) в отличие от общепринятой позже в христианстве ориентации храмов на восток была направлена на запад, к Гробу Господню с небольшим отклонением на юг. Центральный неф (ширина нефа, определённая боковыми стенами церкви св. Елены, 13,3 м) был перекрыт свинцовой кровлей по деревянным балкам, освещался рядом высоких клересторий (окон) и через двойные боковые нефы, колонны которых поддерживали верхнюю галерею (хоры). Во всех четырёх рядах опор, согласно Евсевию, использовались колонны разного типа. Стилобатная северная стена из центральных рядов колонн открыта в церкви св. Елены и в других местах. Южная стена – бывший стилобат колоннады, отделявшей средний неф от южного бокового (её западное продолжение обнаружено на востоке скалы Голгофы наряду со стилобатной стеной колоннады, разделявшей южные боковые нефы). В стилобатах использованы камни из разобранного храма Венеры. Над апсидой базилики помещался купол, над престолом в апсиде стоял киворий. Его окружали 12 колонок с серебряными капителями в виде чаш, подаренными императором Константином (согласно Иерусалимскому бревиарию 500 г., колонки были мраморными). По мнению исследователей, именно киворий виден на карте из Мадабы над западной частью базилики, а не ротонда храма. Купол мог иметь барабан с боковыми окнами (на мозаике видны проёмы с его восточной стороны). Мартирий был возведён на насыпи, скрывшей неровности древнего каменного карьера. С кардо максимус к базилике нужно было подниматься по ступеням, а нижние части стен были видны со стороны двора. Общая высота субструкций здесь более 7 м над скальным основанием; по стене одной из них проходит сверху вниз дренажная труба; одна из стен в церкви св. Елены и часовне св. Вардана сохранилась на высоту 10,35 м над скальным основанием.