La prima menzione documentata della Basilica di San Saturnino risale agli anni 533-34 d. C. La Basilica esisteva già all’epoca e gli storici ritengono che la sua fondazione risalga alla metà del V secolo d. C.
Essa sarebbe sorta come martyrium del martire cagliaritano Saturnino, decapitato secondo la Passio sancti Saturni il 23 novembre del 304 d. C. per non aver voluto rinnegare la sua fede cristiana. Nel 1089 il giudice di Cagliari Costantino Salusio II de Lacon-Gunale fece dono della basilica ai monaci benedettini di San Vittore di Marsiglia che vi istituirono la sede del priorato sardo dell’Ordine e ne ristrutturarono la chiesa. Il convento, gravemente danneggiato già nella prima metà del 1300 durante l’assedio catalano, cadde del tutto in rovina un secolo dopo. Nel 1669 la basilica fu in parte smantellata per ricavarne materiali utili alla ristrutturazione della Cattedrale di Cagliari. Concessa nel 1714 alla corporazione dei Medici e degli Speziali, fu rintitolata ai Santi Cosimo e Damiano. Nuovi interventi furono necessari dopo i bombardamenti del 1943. Chiusa al pubblico nel 1978, è stata riaperta nel luglio del 1996. L’area circostante, oggetto di scavi archeologici, ha restituito numerose sepolture di età romana e bizantina.