Comme l'écrivait le cardinal Domenico della Rovere, l'église inférieure devait être considérée comme une église à part entière laquelle, selon lui, devait assumer le rôle de mausolée et remplacer dans l'imaginaire des fidèles le souvenir des églises médiévales démolies. Ce vaste espace constitue par ses dimensions et sa dignité architecturale un des pôles émergeants, même si longtemps restés dans l'oubli, de la cathédrale de Turin et il était, à l'origine, une partie intégrante de l'église supérieure. Le plan de l'église est encore celui de la Renaissance, il est caractérisé par les murs du périmètre, les fenêtres rectangulaires qui donnent sur la place et illuminent l'intérieur en correspondance de la nef, les grands piliers centraux et par le système des voûtes qui connotent fortement les volumes abaissés de l'hypogée. Dans la clé de voûte, on peut voir le blason du cardinal Della Rovere, fondateur de la nouvelle cathédrale. L'église inférieure reproduit fidèlement le tracé de l'étage supérieur d'où l'on descendait par un escalier sculpté dans le mur périmétral. On accédait aussi à cet étage par l'extérieur, sous le perron de la façade. Seul le local de la sacristie du XVIIe siècle a été profondément bouleversé par l’édification des piliers de fondation de la chapelle du Saint-Suaire, il en résulte un local séparé de la nef central par un mur continu, édifié au fond du presbytérium. A partir du XVIe siècle et jusqu'au XIXe, les dépouilles mortelles des Savoie y furent conservées comme en témoignent les grandes croix retrouvées sur les superficies des enduits muraux. Au cours de cette phase de découverte, le tracé de l'ancienne église San Giovanni a pu être mis au jour. Venant s'ajouter à celui de l'église de Santa Maria, il offre de nouvelles connaissances quant au tracé des trois églises paléochrétiennes, préexistantes à la cathédrale actuelle.