Il Tempietto del Santo Sepolcro è un monumento funebre, conservato nella cappella del Santo Sepolcro che è l'unica parte ancora consacrata della ex-chiesa di San Pancrazio. Nel tempietto è sepolto Giovanni di Paolo Rucellai e l'architettura è opera di Leon Battista Alberti.

La forma del tempietto è ispirata, in scala, al Santo Sepolcro di Gerusalemme, reinterpretato in una struttura rigorosamente classica. Su una pianta rettangolare, impostata sul rapporto aureo, si alzano le pareti scandite da paraste corinzie scanalate e rivestite da pannelli quadrati decorati da tarsie marmoree. Sulla trabeazione corre l'iscrizione, in eleganti caratteri lapidari romani ripresi dai monumenti antichi, di un versetto di Marco. Il coronamento è composto da una merlatura gigliata (in onore probabilmente all'Annunziata a cui la cappella era dedicata) e una lanterna, composta come un tempietto a base circolare, che oggi non si trova nella posizione originale e che venne spostata in avanti dal centro durante dei restauri ottocenteschi, per migliorarne la visibilità.

L'interno è accessibile da una porta molto bassa, ed è decorato da due affreschi di Giovanni da Piamonte (Cristo morto sorretto da due angeli e Resurrezione), un allievo di Piero della Francesca. Sul sarcofago si trova una statua di Cristo giacente.