Les fouilles menées sur ce site depuis 10 ans ont permis de mieux comprendre la composition du complexe religieux, avec au moins trois édifices paléochrétiens :

- L’église la plus importante est celle dont l’abside avait été fouillée en 2003. Malgré les fouilles réalisées sur cet édifice, son plan demeure énigmatique et ne semble correspondre à aucun plan basilical connu. L’abside, encore conservée partiellement sur près de 3 m d’élévation, a une ouverture de près de 20 m. Elle enclôt une deuxième abside, sans doute un banc presbytéral. Un pavement de mosaïque sépare les deux. L’intérieur de cette deuxième abside, légèrement surélevée, est en marbre. Devant cette abside s’étend un vaste espace carré, le presbyterium, également pavé de marbre.
L’abside s’appuie contre un mur préexistant, d’au moins 60 m de longueur, ce qui donne en même temps la largeur de l’église. Elle comporte deux grands piliers carrés (env. 4 x 4 m), distants de plus de 30 m, de part et d’autre d’un ambon circulaire, relié au presbyterium par un couloir.
Le sol de la nef est en béton de tuileau.
Cette église exceptionnelle, tant par son plan que par son état de conservation, peut être datée du début du VIe siècle, donc de l’époque de Césaire. Etant donné ses dimensions et ses installations liturgiques, il ne peut s’agir que de la cathédrale Saint-Etienne, dont le transfert n’a donc pas eu lieu au Ve siècle, mais bien après l’épiscopat de Césaire.

- Une deuxième église, bien plus modeste, se trouve plus près de l’enceinte antique. Il s’agit d’une église à nef unique, pavé de marbre, avec une abside polygonale, mise au jour dès 1947. La construction de cette petite église remonte probablement à la fin du IVe siècle, mais elle a subi plusieurs modifications.

- Entre ces deux églises se trouve une pièce rectangulaire, que l’on peut sans doute également dater du IVe siècle. Dans un second temps, au VIe siècle, une petite abside est insérée dans le mur oriental de l’espace. Une base posée sur le dallage de l’espace est sans doute plutôt un support d’un reliquaire que d’un autel.

La complexité de cet ensemble, l’état de conservation des vestiges et l’importance historique de l’évêché d’Arles font que le site de l’enclos Saint-Césaire d’Arles est l’un des sites les plus prometteurs pour l’archéologie des premiers temps chrétiens en Occident.