E’ il monumento più insigne di Canosa e, per la singolarità della sua pianta centrale, è considerato un modello dell'architettura bizantina.

E’ ignota la data della trasformazione da tempio pagano a basilica cristiana, anche se è noto che il fenomeno fu istituzionalizzato dall'imperatore Teodosio (346-395).

In una fase iniziale si componeva di un muro perimetrale di forma quadrata, con quattro absidi semicircolari; al suo interno si sviluppava un secondo quadrato dalle pareti più spesse.

L'interno era pavimentato con mosaici policromi di buona fattura; il pavone, alle spalle dell'altare, è una rarità artistica.

Si nota un'evidente ispirazione all'architettura orientale, in particolare a quella siriaca.

Il diffondersi del culto per il vescovo di Brindisi Leucio fu, verosimilmente, l'origine della nuova dedicazione della chiesa, dalla quale poi prese il nome tutta la zona.