La zona in cui sorge il complesso monumentale di Santa Lucia Extra Moenia aveva acquisito un valore simbolico per gli adepti della religione cristiana già dal III sec d.C e ciò è testimoniato dalla presenza di nuclei catacombali dove i cristiani celebravano i loro riti e seppellivano i loro morti. Secondo la tradizione agiografica, inoltre, il corpo della martire siracusana fu seppellito proprio in un arcosolio del gruppo catacombale, che da quel momento divenne un luogo deputato per le celebrazioni religiose che si svolgevano in città.

La Catacomba, sottostante l'attuale Piazza Santa Lucia, si estende a sud-ovest della chiesa ed è caratterizzata da una morfologia piuttosto complessa. Essa infatti è costituita da un cimitero di comunità e da alcuni ipogei di diritto privato ascrivibili ai secoli III, IV e V e conserva al suo interno testimonianze archeologiche risalenti all' età bizantina e all'età Normanna. L'archeologia attesta così la continuità del culto della Santa nel cimitero sotterraneo e nella Basilica superiore.