С середины XIX в., начиная с работ Венсана и Абеля, до выхода в свет книги В.К. Корбо (1969 г.) и словаря «Grove Dictionary of Art» (1996 г.) считалось, что крестоносцы изменили облик Кувуклии, возведя к 1119 г. купол, облицевав стены мрамором и украсив мозаичными композициями. Однако эти сведения М. Биддл подверг сомнению: крестоносцы, взяв Иерусалим, вошли в ротонду вечером 15 июля 1099 г. и увидели храм, богато украшенный византийскими мастерами чуть более полувека назад, в котором можно было служить ещё долгие годы. Поэтому крестоносцы сосредоточили усилия в зоне Мартирия и его атриума, где возвели комплекс зданий августинского приората храма Гроба Господня. В 1102–1167 гг. служба в храме Гроба Господня и приделе Животворящего Креста Господня не прерывалась. Лишь некоторые изменения могли произойти в убранстве Гроба Господня в первые годы латинского правления, до 1106/1107 г., когда их описал игумен Даниил («Хождение игумена Даниила». М., 1980, репринт), который отнёс к работе этого периода единственную деталь: серебряную фигуру Христа на куполе (позже её убрали и заменили позолоченным крестом с фигуркой голубя). М. Биддл не считает дату освящения храма Гроба Господня в 1149 г., после предполагаемой большой реставрации, окончательно обоснованной. Эдикула эпохи крестоносцев состояла из двух главных частей: западной, 6-угольной в плане с погребальной камерой, и восточной, размером 3,4×3,9 кв. м. Основные элементы конструкции были повторены в 1555 и 1809/1810 гг.: закрытая восточная часовня (придел Ангела), примыкающая к многогранному западному объёму; часовня у западного конца эдикулы (коптская часовня); купол на опорах над погребальной камерой, венчающий западную часть; скамьи, фланкирующие проход к двери Гроба Господня. Движение паломников было организовано так, чтобы потоки не пересекались (входили через северные двери портика и выходили через южные). Время сооружения скамей, фланкирующих вход в часовню Ангела, неизвестно. Исследователи полагают, что их поставили мусульмане после закрытия северной и южной дверей эдикулы (они хранили ключи с 1187 г. до XIV–XV вв.). Впервые изображения скамей появились в конце XV в. Часовню с алтарём у западной части эдикулы одним из первых упомянул в 1102–1103 гг. паломник Теодерик, который писал, что «в головах гробницы, к западу, имеется алтарь, окружённый железными стенами, дверями и замками, ажурной решёткой из кедра, украшенной различными изображениями, и крышей из такого же материала, украшенной подобным же образом выше стен... Вокруг железной стены идёт надпись, содержащая... стихи». В 1537–1539 гг. часовня перешла от францисканцев к коптам и, возможно, была ими реконструирована. Архитектура существующей часовни точно отвечает описанию XII в., сделанному Теодериком. Погребальная камера была восстановлена незадолго до 1106–1108 гг.; её окружили новой стеной, украшенной снаружи аркадой на восьми колоннах. Над Гробом Господним возвели купол с отверстием для Святого Огня Великой субботы, которое прикрыли киворием на шести колонках (возможно, сдвоенных), поскольку оно оказалось под световым проёмом (окулосом) в куполе ротонды. Игумен Даниил отмечал, что купол над погребальной камерой опирался на столбы, был покрыт серебряными позолоченными пластинами и увенчан серебряной фигурой Христа больше натуральной величины.