Sainte Geneviève, très attachée à saint Denis, fait sans doute construire vers 475, un premier bâtiment dont il subsiste aujourd’hui quelques murs de fondation.
Au VIIIe siècle, à l’occasion de son sacre, Pépin le Bref décide la reconstruction de l’édifice à la manière des édifices romains de type basilique. On peut voir aujourd’hui, dans l’immense crypte de la basilique, riche de l’histoire la plus ancienne de Saint-Denis, une fosse qui conserve le souvenir de l’emplacement de la tombe et des reliques de saint Denis et de ses deux compagnons de martyr, installés à cet endroit jusqu’au XIIe siècle.
On trouve dans la crypte de Saint-Denis des rares témoignages de l’art roman en Ile-de-France. Plusieurs chapiteaux historiés sont dédiés à la vie de saint Benoît. On trouve aussi des chapiteaux à décor de feuillages. La crypte a servi de point d’appui au nouveau chevet supérieur que l’abbé de Saint-Denis, Suger, crée en 1140.