Наиболее важный объект христианской истории в Вифлееме – так называемая Пещера (Вертеп, Грот) Рождества со стоящей над ней церковью Рождества Христова. Однако отождествление этой пещеры как места рождения Иисуса Христа вызвало в науке много споров. Неоднократно отмечалось, что детали повествования о Рождестве Христове у евангелистов Луки и Матфея существенно различаются. По свидетельству евангелиста Луки (2:7), родители Иисуса, прибыв в Вифлеем, не нашли себе места в гостинице из-за переполнения её пришлым народом, отовсюду собравшимся для переписи, и поэтому поместились в пещере. Там и родился Иисус и был положен в ясли. Евангелист Иоанн даже пишет о неверии многих в Мессию на том основании, что он не рождён в Вифлееме (Ин. 7:41–42). Повествуя о Рождестве, Евангелия не упоминают пещеру: её древнейшее включение в текст исследователи находят у Иустина Философа (около 100 – 165 гг.) и в Протоевангелии Иакова (18:1), которые помещают Рождество не в самом Вифлееме, но близко к нему или на полпути из Иерусалима. Напротив, Ориген (около 185 – 253/254 гг.) около 247 г. написал о рождении Христа в самом Вифлееме и о пещере, которую местные жители показывают паломникам. Наиболее часто нынешнюю Пещеру Рождества отождествляют с местом рождения Иисуса Христа на основе фразы из письма Иеронима, который долгое время жил в пещерах Вифлеема, где работал над новым латинским переводом Библии. Он пишет, что император Адриан (117–138 гг.) уничтожил там христианскую святыню и устроил святилище Таммуза/Адониса. Однако ни археология, ни нумизматика не подтверждают присутствия в Вифлееме языческого святилища. Ряд археологов (например, Дж. Тейлор) полагают, что искать археологические доказательства того, что Христос появился на свет именно в Пещере Рождества, означает некорректную постановку вопроса. Археологическое изучение пещер под церковью Рождества Христова серьёзно затруднено тем, что их комплекс претерпел очень много изменений в последние две тысячи лет. Пещера Рождества (размер около 10,5/12,3х3,5 м) связана с другими пещерами, служившими для погребения верующих с IV–V вв. Современный вид Пещеры Рождества сложился в основном в XII в., когда бронзовые двери V–VI вв. были окружены мраморными порталами, фланкированы парными колонками, а люнеты их стрельчатых арок украсили резьба (аканф) и звезда в северном люнете, выполненная в технике opus sectile (из кусочков камней). Пещера имеет маленькую полуциркульную апсиду, вырубленную в восточном конце, с каменным алтарём, отмечающим место Рождества Христова, образ которого представлен мозаикой в полукуполе апсиды с надписью по-латыни. Согласно паломнику Теодориху (1170 гг.), вся Пещера Рождества была украшена мозаикой (выполнена до начала XII в., поновлена в латинский период), от которой сохранились только фрагменты в апсиде. Место рождения Христа с 1717 г. отмечено серебряной звездой под престолом. Слева, рядом с южным входом (вероятно, главным входом в пещеру в XII в.) помещались святые ясли, которые язычники, согласно Оригену, показывали христианам. Иероним Блаженный свидетельствует, что первоначально ясли были сделаны из глины, которую затем заменили золотом и серебром. Согласно средневековым паломникам, в мраморном обрамлении яслей имелись три круглых отверстия, через которые можно было к ним прикладываться. Сейчас на месте, где стояли ясли, – скальный выступ, покрытый мрамором, в центре его сделано углубление (около 1,30 м), открытое спереди. В северной части пещер, куда в Средневековье можно было попасть по лестницам и проходам, паломники могли поклониться келье и могиле Иеронима (впоследствии его мощи перенесены в Рим), погребениям святых Павлы, Евстохии и Евсевия Кремонского, погребениям Вифлеемских младенцев и мощам св. Иосифа Аримафейского – иудейского старейшины, в гробнице которого был погребён Иисус. В непосредственной близости от Пещеры Рождества, на северо-востоке помещалась Молочная пещера. Уже с VII в. в Западной Европе почитались как реликвии капли «молока Богородицы» – фракции пористого белого камня. Согласно преданию, Святое семейство спасалось от воинов царя Ирода по пути в Египет. По легенде, кормя Младенца Иисуса, Богородица позволила излиться нескольким каплям молока на камень, которые изменили его цвет с красного на белый. Считается, что этот камень, растворённый в воде, помогает матерям, имеющим проблемы с кормлением. Пещеру, где отдыхало Святое семейство, упомянул игумен Даниил (вторая половина XI – начало XII вв.) – первый русский паломник, оставивший описание Святой земли. Остальные паломники пишут, что поверх Молочной пещеры стоит церковь святых Павлы и Евстохии; существуют и другие идентификации места Молочной пещеры. Как полагают исследователи, изначально она помещалась в греческом монастыре св. Николая. К концу XIV в. его здания были уже разрушены, и в 1375 г. специальной папской буллой францисканцам было разрешено перестроить церковь (участок стал их собственностью с конца XV в. и остаётся таковой до сих пор).