La basilica di Sant'Eufemia , affiancata al campanile del XV secolo, sorge sopra i resti di un'antica basilica del IV secolo e detta di Petrus. Una basilica successiva dalle dimensioni di quella attuale è attribuita all’iniziativa del vescovo Secondo, che fuggi' da Aquileia all’arrivo di Attila. Nel Vi secolo una nuova basilica fu costruita per volonta' del vescovo Elia e inaugurata nel 579 durante un Concilio provinciale convocato per ribadire la fedelta' della Chiesa aquileiese-gradese al Concilio di Calcedonia.

Si tratta di una basilica a tre navate , divisa da due file di dieci colonne di spoglio, sormontate da capitelli di varia epoca e provenienza. La navata centrale termina in un'abside semicircolare all’interno e poligonale all’esterno, mentre da quelle laterali si accede a due piccoli ambienti (la trichora e il Mausoleo di Elia), dove viene conservato il tesoro del duomo.Il pavimento di questi due ambienti come quello di tutta la basilica è coperto da un tappeto di mosaici. Questo ampio pavimento fornisce moltissime informazioni di carattere demografico, sociale ed economico sullapopolazione gradese del Vi secolo, per la presenz adi numerose epigrafi musive, in cui ricordati i nomi e le professioni dei donatori.La fascia centrale, invece, è una lunga corsia decorata con un motivo geometrico detto dell’onda sommersa.

Nel centro è incastonata l’epigrafe musiva in esametri latini che ricorda la costruzione e la decorazione musiva della chiesa da parte del patriarca Elia.In genere, nell’ampia superficie mosaica, prevalgono gli elementi geometrici e anche i rari elementi tratti dal mondo naturale sono estremamente stilizzati, segno di una religiosita' nuova, più portata all’astrazione e all’ascesi. Nel tesoro del Duomo sono conservati oggetti di straordinario valore.