Kaplicę grobu, w którym złożono ciało Jezusa, a który już po trzech dniach pozostał pusty, otacza potężna rotunda, zwana po grecku Anastasis („zmartwychwstanie”). Wybudowano ją w 1868 roku. Nad wejściem do kaplicy grobowej wywieszono trzy obrazy, należące do łacinników, Greków i Ormian. Już sam ten fakt jest znaczący: Bazylika Grobu jest podzielona, jak podzielone jest chrześcijaństwo. Ale wyznania łączą się przy Jezusowym grobie.

Przedsionek budowli stanowi tzw. Kaplica Anioła z kamieniem, na który miał siedzieć Boży posłaniec oznajmiając: „Dlaczego szukacie żyjącego wśród umarłych? Nie ma Go tutaj! Zmartwychwstał!”. Wreszcie właściwy grób, do którego trzeba wejść mocno się schylając, znajduje się w skalnej grocie, obecnie wyłożonej marmurem.

Ława, na której złożono ciało Jezusa, zwana arcosolium, ma około dwóch metrów długości metra szerokości. Grób należał do zamożnego Józefa z Arymatei i był przedmiotem czci już od pierwszego pokolenia chrześcijan poprzez następne. Gdy w 135 roku Hadrian zamienił Jerozolimę na Aelia Capitolina i na miejscu grobu wystawił świątynię Wenus, pośrednio przyczynił się znacznie archeologom.

Wenus czczona była na Bliskim Wschodzie jako Asztarte, która co roku schodziła do podziemi po Adonisa, bożka płodności, a ten co roku zmartwychwstawał, przywracając cykl wegetacyjny. Ta ironia z grobu Chrystusa, który przecież zmartwychwstał, pozwoliła później św. Helenie na w miarę łatwą lokalizację grobowej pieczary. Dziś jest ona jednym z najświętszych miejsc chrześcijaństwa.