Dopo il martirio di San Laverio, primo martire lucano, la città cristianizzata divenne sede vescovile alla fine del IV secolo d.C.. La presunta cattedrale, la Chiesa di Santa Maria Assunta, è menzionata anche nelle epistole papali e si trova nella parte settentrionale dell’antico abitato romano. Papa Gregorio Magno la definì “parochiae ecclesiae Grumentinae“. Nelle aree suburbane sorgono i santuari di San Marco, presso la necropoli meridionale, e di San Laverio, presso la necropoli nord-occidentale, forse come chiese martiriali. Questi edifici mostrano che Grumentum rimase un importante centro politico e amministrativo fino oltre il VI secolo d.C., con le chiese che divennero nuovi punti di riferimento non solo religiosi ma anche amministrativi.

La Chiesa di Santa Maria Assunta si affaccia sulla strada principale della città ed è un edificio inizialmente a tre navate e tre absidi, con un nartece, successivamente ridotto a due navate. Recenti scavi della Soprintendenza hanno rivelato un piccolo ambiente ipogeo utilizzato come cripta, con resti di sepolture. I reperti ceramici raccolti coprono un lungo periodo che va dall’età romana fino al XIX secolo, evidenziando una frequenza continuativa del sito molto oltre l’abbandono della città romana. Gli affreschi ritrovati appartengono a un ciclo pittorico che decorava la chiesa e che rimase in uso tra i secoli XIII e XIV, conosciuti principalmente nell’area dell’abside centrale, tra cui una testina di santo orante.