После того, как св. Еленой было обретено это св. место и честное древо Креста Христова, оно, по повелению императора Константина, было украшено и обстроено великолепными сооружениями. Ещё первые христиане почитали место распятия и погребения Иисуса Христа, находившееся тогда за городской чертой, вне стен ветхозаветного Иерусалима. Вероятно, память об этом месте не была потеряна после разрушения города императором Титом в 70 году. По сообщению Евсевия, при строительстве на месте разрушенного Иерусалима при императоре Адриане (135 год) нового римского города Элия Капитолина, на месте пещеры Гроба был построен языческий храм Венеры. Первая церковь Гроба Господня была заложена св. царицей Еленой, строилась под руководством Макария Иерусалимского одновременно с частично сохранившейся Вифлеемской базиликой. Помимо Гроба Господня, в состав храмового комплекса вошли предполагаемое место Голгофы и место обретения Животворящего креста. В результате был построен монументальный комплекс зданий, общий вид которого вырисовывается при сопоставлении археологических исследований современного здания с описаниями, сделанными раннехристианскими авторами, и изображением на мозаичной карте из Мадабы (середина V века).
Храмовый комплекс состоял из нескольких частей, вытянутых с запада на восток: круглого храма-мавзолея, названного Анастасис (в переводе с греческого значит «Воскресение»), в центре которого был расположен Гроб Господень, под шестигранным шатровым навесом, далее располагалась базилика — Великая церковь, обращенная алтарем в сторону Анастасиса. Внутри базилики была оборудована крипта, отмечающая место обретения Креста. Между Анастасисом и базиликой, а также и у восточного входа в базилику были устроены перистильные дворы. Главный вход располагался с востока, с одной из основных улиц, и с юга, с городского форума. Сооружение было богато украшено разными породами мрамора, мозаикой и драгоценным литьем.
Храм Воскресения был торжественно освящён в присутствии императора Константина 13 сентября 335 года, в память о чём в православной церкви был установлен праздник Обновления Храма (Воскресения Словущего).
К сожалению, церковные историки, свидетельствующие об этих сооружениях, не дают точного и подробного описания их, а больше говорят о великолепии их. Так, блаж. Феодорит замечает: «Описывать красоту и величие их (сооружений Константина) я считаю совершенно излишним, потому что туда стекаются, можно сказать, все христиане, и богатство зданий могут видеть сами» . Церковный историк Сократ говорит, что сооружения были расположены напротив древнего Иерусалима и носили имя Нового Иерусалима . Более подробно и обстоятельно знакомит с этими сооружениями историк Евсевий Кесарийский, хотя и он не дает их точного описания, а дает лишь общую картину их величественности. Особое внимание он останавливает на памятнике гроба Господня, носившем имя Анастасис (Воскресение). Этот храм, находившийся на восточной стороне, напротив святой пещеры, называемый Евсевием «царским храмом», — «произведение изумительное», был неизмеримой высоты и огромных размеров в длину и ширину. Внутри он был отделан плитами разноцветного мрамора, а с внешней стороны его стены блестели от полированных камней, плотно пригнанных друг к другу и по красоте не уступавших мрамору. Кровля здания сверху была свинцовая, — «надежная защита от зимних дождей», внутри же она была составлена из разных квадратов, обложенных золотом, отчего весь храм блестел, подобно озаренному лучами солнца. Во всю длину храма, по обеим сторонам, тянулись двойные колонны, которые на вершинах были также украшены золотом. Трое ворот, расположенных к востоку солнца, впускали толпы входящих внутрь. Посредине храма Воскресения находилась гробница Христа, окруженная 12-ю колоннами, по числу апостолов. Эти колонны сверху были украшены большими серебряными чашами, принесенными в дар самим царем Константином. Эти сооружения Константина Великого на месте гроба Господня и Голгофы были совершенно разрушены в 614 г. персидским царем Хозроем II. Но, благодаря стараниям жены Хозроя — христианки и сестры греческого императора Маврикия, инок Модест (настоятель обители св. Феодосия Киновиарха, впоследствии патриарх Иерусалимский), мог если не возобновить церковь (базилику) Константина, то построить между 616 и 626 годами новые меньшие церкви на Гробе Господнем, Голгофе и месте обретения Креста Христова — храмы Воскресения, Креста и Голгофы. Но и эти сооружения Модеста на св. местах Иерусалима были совершенно разрушены в 1010 г. халифом Гакемом, а чрез 38 лет снова по прежнему плану возобновлены по повелению Константина Мономаха. Однако крестоносцы нашли эти сооружения мало соответствующими величию святых мест и в начале XII в. (около 1130 г.) воздвигли большую церковь, которая своими постройками захватила все священные места. Две из главных частей этой церкви, которую видел и довольно подробно описал наш русский паломник игумен Даниил, дошли в сохранности до нас, несмотря на бесчисленные переделки и пристройки, а именно: на востоке ротонда св. Гроба и на западе — три нефа (корабля) с хорами амфитеатром. И в последующие века беспощадная история не щадила этих сооружений.