Las investigaciones llevadas a cabo por la unidad de arqueología también han revelado la existencia de un sorprendente entorno arquitectónico en los márgenes del recinto funerario, formado por una sucesión de iglesias funerarias y un palacio unidos por galerías.
Los elementos de una cabecera policromada pertenecían al primer recinto creado en torno a la tumba de Saint-Denis. Los fragmentos de estuco y revestimientos pintados expuestos en la vitrina están relacionados con las iglesias auxiliares.
Bajo los primeros carolingios, la iglesia se convirtió en abadía; fue reconstruida, entre el 769 y el 775, según un plan análogo al de las basílicas paleocristianas de la antigua Roma. Las excavaciones realizadas por el estadounidense Sumner McKnight Crosby revelaron impresionantes cimientos cúbicos en la nave. Este tipo de cimentación sostenía columnas estriadas retorcidas cuyos fragmentos, descubiertos durante la excavación, eran de mármol de Synnada, una cantera que se extraía en la Antigüedad cerca de Afyon, en Turquía.
Para la decoración monumental, los escultores carolingios utilizaron una serie de formas muy diferentes que mezclaban motivos de follaje muy detallados con rinceaux de hojas de acanto basados en modelos antiguos.
Hacia finales del siglo X, la abadía fue reformada por un monje procedente de la abadía de Cluny, Odilón. Fue quizás en esta ocasión cuando una parte de la comunidad se instaló en la iglesia de San Pablo, situada al norte de la basílica. El edificio se reconstruyó entonces a partir de una planta basilical que, por su tamaño, parecía estar a la medida de la abadía.
Espacio dedicado al conjunto monumental carolingio con motivo de la exposición Basilique Secrète. Capilla radiante en la cripta © P. Cadet - CMN.