La splendeur des édifices constantiniens sur le terrain du jardin du Golgotha dura de 335 à 614.
L’édifice fut touché par un incendie en 614 lorsque le Général Romizan envahi Jérusalem et s’empare de la Vraie Croix. Le patriarche d'Alexandrie Eutychès écrit dans ses annales : « L'empereur Chosroes II envoya son général Schahrbaraz…Il détruit les églises de Constantin, celle du Calvaire et celle du Saint Sépulcre et il détruisit une grande partie de la ville ». En 630, l'Empereur Héraclius, ayant vaincu les Perses, marcha triomphalement dans Jérusalem et restitua la Vraie Croix à l'église rebâtie du Saint Sépulcre. La première construction put être réparée parce que les édifices, tout en étant gravement endommagés, étaient cependant restés debout. Le patriarche Modeste réutilisa les matériaux de l’église pour construire un monument moins imposant vers 650, se concentrant surtout sur la Rotonde.
Le pèlerin chrétien Arculfe a réalisé des schémas à partir de tablettes de cire. Grâce à son travail, on a une description de l’édifice de 680 et un plan.
