Cripta della Cattedrale di Santa Maria

Le 179 nicchie furono scoperte nel corso degli scavi effettuati sotto il presbiterio per volontà dell'arcivescovo de Esquivel, all'inizio del XVII secolo. Sopra ogni nicchia vi è una formella in marmo a bassorilievo del santo con il relativo nome ed i simboli del martirio. Il Santuario, scavato interamente sulla viva roccia, fu inaugurato il 27 novembre 1618, dopo una solenne processione con le reliquie dei Martiri, alla presenza delle autorità religiose e civili e con la partecipazione di tutto il popolo cristiano. Nel Santuario, vi sono racchiusi elementi architettonici e artistici del rinascimento, del barocco e del neoclassicismo. Sul pianerottolo che si trova sotto le scale in marmo che conducono al Santuario, vi è il sarcofago in marmo dell'arcivescovo Francisco de Esquivel, realizzato da Antonio Zelpi, ed un dipinto di scuola spagnola del XVII secolo raffigurante la Crocifissione su cui sono rappresentati lo stesso arcivescovo e i martiri cagliaritani. Ai lati del sarcofago sono presenti anche due lapidi che ricordano l'erezione e la consacrazione del Santuario avvenuta l'11 novembre 1618, e la traslazione delle reliquie, avvenuta il 27 novembre dello stesso anno.

Il Santuario dei Martiri è costituito da tre ambienti:

nella Cappella Centrale o della Madonna dei Martiri si trovano 66 nicchie. Sopra l'altare vi è una statua della Madonna col Bambino e ai lati San Giuseppe e Sant'Anna. Sopra le due porte laterali due lapidi ricordano le risposte di papa Paolo V e del re di Spagna Filippo III al ritrovamento delle reliquie.

Nella Cappella di San Lucifero, dedicata all'omonimo vescovo di Cagliari, vi sono sistemate 80 nicchie. Le ossa del santo, rinvenute il 21 giugno 1623 e traslate il 20 maggio 1626, sono collocate sotto la mensa dell'altare; sopra l'altare è invece posizionata la sua statua. Sopra la porta di ingresso sono affisse l'iscrizione originale, che si trovava nella tomba del santo ed il pezzo triangolare di marmo rinvenuto sul petto del vescovo. Nella cappella sono anche presenti un sarcofago di epoca romana contenente le ossa di sant'Antioco e il mausoleo in marmo bianco di Maria Giuseppina di Savoia, moglie di Luigi XVIII re di Francia, morta in esilio a Londra nel 1810 e traslata a Cagliari, per sua volontà, nel 1811.

La Cappella di San Saturnino, dedicata al patrono della città di Cagliari, fu edificata verso il 1620 e contiene 33 nicchie. Sopra l'altare, un sarcofago romano del II secolo (ritrovato nel 1621 nella basilica di San Saturnino) conserva le reliquie del santo. Al di sopra di esso, in una nicchia, è collocata la statua di San Saturnino. All'interno della cappella sono presenti altri due sarcofagi di epoca romana: uno collocato sopra la porta di ingresso che contiene reliquie di 10 santi, l'altro posto sulla parete dietro il monumento dedicato a Carlo Emanuele di Savoia contiene reliquie di 9 santi. In fondo alla cappella vi è il mausoleo di Carlo Emanuele di Savoia, morto di vaiolo all'età di due anni. Il monumento, realizzato nel 1799, è opera di Antonio Cano. In alto, due lunette in marmo realizzate nei primi anni del Settecento raffigurano San Pietro e la Madonna del Carmine.