Археологи обнаружили остатки мозаичных полов с геометрическим орнаментом (в северном и южном рукавах креста, а также на стыке северного и западного рукавов), фрагменты колонн и темплона. Д. Прингл отмечает, что это здание существовало в 720 гг. и, возможно, в начале IX в. По мнению А. Овадии, оно было разрушено арабами в Х в. При императоре Юстиниане I в Константинополь было привезено устье Колодца Иакова и помещено в храме Святой Софии. Паломники также упоминают о хранившемся там ведре, которым черпали воду из Колодца Иакова (Антоний Новгородец, около 1200 г.: «...Камень марморян, издолблен аки кадь»), и о находившемся возле колодца камне (Аноним Меркати, конец XI в.: «...Камень из колодца Иакова, на котором сидел Господь наш Иисус Христос, когда беседовал с самаритянкой» – Описание святынь Константинополя в латинской рукописи XII в. // Чудотворная икона в Византии и Древней Руси. М., 1996 г.; Анонимное хожение в Царьград, конец XIII – начало XIV в.: «...Столпець камен, на коем сидел Христос, с саморянынею беседовал у кладезя»). Каменное ведро было увезено крестоносцами в Рим и лишь в начале XXI в. оно было возвращено в устроенный при Колодце Иакова греческий монастырь. Когда крестоносцы в августе 1099 г. захватили Неаполь, византийская церковь находилась в руинах: Зевульф (1101–1103 гг.) и игумен Даниил (1106–1108 гг.) говорят только о колодце. Д. Прингл считает, что сведения ряда западных авторов (с 1130 гг.) о строящейся церкви над Колодцем Иакова, по всей видимости, являются цитированием «Книги о расположении и названиях еврейских местностей» Иеронима Стридонского. Первым паломником, зафиксировавшим реальное строительство новой церкви и существование женского монастыря на этом месте, был Теодорих (около 1175 г.). Время приобретения бенедиктинским женским монастырём в Вифании св. места, на котором находился Колодец Иакова, и строительство там церкви Спасителя остаётся точно не известным: согласно латинским источникам, между 1168 и 1176 гг. аббатиса Вифанского монастыря Иветта (Юдифь) передала виноградник в деревне Балата Петру, аббату монастыря св. Марии в долине Иосафатовой, в обмен на участок рядом с церковью Спасителя. Церковь крестоносцев представляла собой трёхнефную базилику с трансептом. Три апсиды имели с внутренней стороны полукруглую форму, а снаружи – прямоугольную. Колодец находился в крипте под алтарём. Здание было построено из хорошо отёсанных блоков известняка; как внутренние, так и наружные поверхности стен были облицованы отёсанным камнем. Гранитные колонны с мраморными капителями, как предполагает Беллармино Багатти, являются сполиями. По мнению исследователей, постройка имела нервюрный свод, над пересечением центрального нефа и трансепта, возможно, был купол или шестигранная лантерна. Высота сохранившихся стен не превышает 3,5 м. В кладке церкви крестоносцев был использован камень с самарянским текстом десяти заповедей пророка Моисея.