Los diversos monumentos circulares que venimos comentando suponen un claro antecedente de los denominados martyria, también de planta centrada, que ya en tiempos paleocristianos comienzan a levantarse en diversos parajes de Tierra Santa. El mismo Constantino, primero de los emperadores cristianos, quiso honrar el lugar donde se suponía que se ubicaba el Santo Sepulcro, en Jerusalén, ordenando levantar un edificio de tipo rectangular que estaba rodeado de diversos pórticos y hospederías y en cuya zona central sobresalían dos construcciones. De un lado, el martirion, de planta latina basilical, que ocupaba el lugar en el que se creía que se situaba la roca del Calvario, y de otro, el anastasis, de planta circular y ubicado sobre el propio Santo Sepulcro. La tumba en sí se encontraría en una gruta, en el centro, debajo de una cúpula sostenida por doce columnas. Este primitivo templo constantiniano fue destruido en diversas ocasiones y sucesivamente restaurado, de tal manera que en nuestros tiempos se encuentra transformado en una iglesia dotada de multitud de capillas en las que los distintos grupos cristianos tienen su propio lugar de culto.

En la misma Roma, Constantino decidió levantar igualmente el monumento funerario paleocristiano más antiguo que se ha conservado. Se trata de la actual iglesia de Santa Constanza, en la que se enterró a la hija del emperador. En su interior destacan una serie de columnas pareadas (en total, son veinticuatro columnas de granito) colocadas en círculo y que dividen dos espacios. En el centro, un espacio circular coronado por una cúpula; al otro lado, un deambulatorio o corredor anular cubierto con bóveda de cañón y decorado con bellos mosaicos.

Cuando corría el año 374 San Ambrosio fue nombrado Obispo de Milán. Se trata de un hombre que simbolizó de manera clara la aportación inestimable que para el esplendor de la literatura latina cristiana representaba la conversión a esta nueva religión de la aristocracia culta romana. San Ambrosio, que ayudó a San Agustín a convertirse y lo bautizó, fue una persona de letras que gustaba aunar el estudio de los Textos Sagrados de las Escrituras y las doctrinas del platonismo y con él la ciudad de Milán logró heredar el papel creador que antes había tenido Constantino para la arquitectura cristiana, consiguiendo ser convertida en el centro espiritual de Occidente. Es mérito de San Ambrosio haber creado el modelo de baptisterio de planta octogonal, que sin duda deriva de los modelos arquitectónicos que antes hemos citado y que alcanzó una notable difusión en el norte de Italia y en Provenza. Ya en siglo V, en torno a 432-440, el Papa Sixto III levantó el baptisterio de San Juan de Letrán, en Roma, dotándolo de una planta central con piscina octogonal rodeada por un deambulatorio abovedado. Ocho columnas de pórfido soportan los arquitrabes sobre los que descansa otra segunda fila de columnas. Se trata de un edificio que se mantiene en excelente estado de conservación y se piensa que en su momento respetó otra edificación anterior, de tiempos de Constantino, también de traza octogonal.

Otros baptisterios del siglo V que nos ha transmitido el pasado son el de los Ortodoxos, datado en el primer cuarto de siglo, y el de los Arrianos, levantando en tiempos del ostrogodo Teodorico, a fines de siglo. Ambos están situados en la ciudad de Ravena y en los dos, en el centro de sus cúpulas, se ha representado el bautismo de Cristo en el Jordán, destacando, curiosamente, como en las dos escenas se ha incluido una representación pagana del genio del río, que en el segundo caso adquiere una clara dimensión de protagonismo, estando coronado por un cangrejo y usando como cetro una caña fluvial.

Nuevamente en Tierra Santa se encuentran otros antecedentes de edificios dotados de planta octogonal. Destacamos, a modo de ejemplo, el inmenso monasterio situado en Siria y consagrado a recordar la memoria de San Simeón el Estilita, personaje que vivió durante años ejerciendo la meditación en lo alto de una columna. En torno al año 470, sus discípulos levantaron el que habría de ser el más importante de los edificios conventuales sirios. Su estructura reposa en un inmenso octógono central que es punto de origen de cuatro grandiosas basílicas que se distribuyen en los cuatro puntos cardinales y en cuyo centro se levantaba la propia columna, reliquia venerable del santo.

En el ámbito bizantino, también contaron con planta octogonal la iglesia de los Santos Sergio y Baco, de Constantinopla (527-536) y la de San Vital, en Ravena (Italia), alzada entre 538-547, que habría de ejercer una intensa influencia en la arquitectura medieval occidental. La planta de este segundo templo, que también contaba con un amplio deambulatorio, inspiró de manera muy directa la que habría de ser capilla del Palacio Imperial en Aquisgrán, levantada a fines del siglo VIII por Carlomagno.