Отдельные надписи, которые Э. Теста относил к арамейским, Дж. Э. Тейлор считала греческими и в связи с этим сомневалась в существовании массового паломнического движения. Францисканские исследователи подчёркивали христианское содержание граффити, в которых упоминается имя Иисуса: Он назван Господом, Христом, Богом, Высочайшим; были обнаружены и христограммы; некоторые надписи можно интерпретировать как литургические: «аминь», «Господи, помилуй» и др. Согласно францисканским археологам, имя апостола Петра встречается в надписях не менее двух раз, однако с этими выводами согласны не все учёные. По палеографическим признакам исследователи датируют надписи III–V вв. В IV в. domus ecclesia включала дом и окружающее его пространство. Границы нового сооружения были отмечены массивной стеной (длина внешнего периметра 112,25 м). Интерьер дома апостола Петра был разделён на три части двумя поперечными арками (сирийско-набатейский тип перекрытия), а внутри квадратных стен на западе был выделен дополнительный узкий атриум, отмеченный перегородкой. Прежний пол дома апостола Петра из утрамбованной белой извести был заменён полихромной облицовкой, а стены в интерьере покрыты слоем штукатурки и лёгкой орнаментальной росписью. Именно это церковное сооружение упоминала паломница монахиня Эгерия. Исследователи полагают, что храм был построен Иосифом Тивериадским, император Константин поручил ему сооружение христианских храмов в Галилее. Археологи обнаружили ряд предметов церковного назначения, а также некоторые рыболовные принадлежности, относящиеся к началу христианской эры. Во второй половине V в. внутри уже существовавшей постройки была сооружена октогональная церковь. Подобная архитектурная форма, ранее считавшаяся характерной только для мартириев, в Палестине встречается нечасто. Исследователям известны лишь несколько подобных построек: восточная часть храма Рождества в Вифлееме (IV в.), Кафизма на месте, где отдыхало Святое Семейство по пути в Египет, рядом с Вифлеемом (V в.), Купол скалы (Куббат-эс-Сахра; VII в.) на месте Иерусалимского храма, храм на платформе эпохи Ирода Великого в Кесарии Палестинской (V–VI вв.?), храм Богородицы на горе Гаризим в Самарии и храм св. Симеона в Калъат-Симъан в Сирии (конец V в.). С храмом на горе Гаризим капернаумский октагон имеет много общих архитектурных деталей, археологическую датировку храма подтверждают и стилистические признаки. Ранее считалось, что эта форма восходит к Золотому октагону в Антиохии, но в последних исследованиях показано, что сирийский храм имел форму октоэдрона. Таким образом, архитектурная форма храма в Капернауме свидетельствует о важной роли этого «святого места». Постройка состояла из центрального октагона, внутри которого восемь угловых опор поддерживали перекрытие на арочных перемычках. С востока к нему примыкали небольшая апсида, выступающая за пределы стен IV в. (позже к ней добавлена крещальная купальня), и несколько боковых комнат, напоминающих пастофории. С западной стороны по каждой из трёх граней располагались входы. Со всех сторон, кроме восточной, октагон был окружён галереями, их конструкция состояла лишь из пяти граней.