Accanto alla tomba (contenuta nelle catacombe che han preso il nome da lei) di Santa Lucia di Siracusa (283-303 d.C.), è sorto nel VI secolo un santuario che porta appunto il nome di "Santa Lucia al Sepolcro", arricchito nel XVII secolo da una cappella sul luogo esatto del sepolcro. Oggi questo assieme di edifici, salvato da un recente e provvidenziale restauro, costituisce un unico complesso museografico, di straordinario interesse. 

Sul luogo in cui, secondo la tradizione, era stata martirizzata e sepolta la Santa Lucia (283-303 d.C.), sorse già nel sesto secolo una chiesa bizantina.  

Fu per un altare laterale di questa chiesa che Michelangelo da Caravaggio creò, nel 1608, Il seppellimento di Santa Lucia. Passato allo Stato italiano nell'Ottocento, il quadro è stato esposto a lungo presso la galleria di Palazzo Bellomo, poi sull'altare maggiore di questa chiesa, per essere infine presentato oggi nella chiesetta di Santa Lucia alla Badia, in Piazza del Duomo.  

Dalle Catacombe di Santa Lucia un passaggio sotterraneo porta direttamente alla Cappella del Sepolcro di Santa Lucia, un edificio che in epoca barocca l'architetto Giovanni Vermexio scavò nel terreno in modo che, sfondando la parete delle catacombe, il sepolcro della santa si presentasse inglobato in un muro.

La cappella, ottagonale, molto luminosa e reduce da un restauro che le ha restituito la semplice eleganza, è estremamente spoglia ed essenziale, in modo che nulla distragga lo sguardo dal punto di attenzione costituito dal sepolcro. 

Il Sepolcro di Santa Lucia si presenta oggi inquadrato da una fantasiosa architettura barocca in legno.
Davanti, sotto l'unico altare della cappella, si ammira dietro un vetro la statua della santa martirizzata, scolpita nel 1634 da Gregorio Tedeschi. 

Il sepolcro (ad arcosolio) si presenta oggi vuoto. Le reliquie in esso contenuto furono infatti asportate dal generale bizantino Giorgio Maniace, durante la sua effimera (durò solo fino al 1043) liberazione di Siracusa dagli arabi, nel 1040.

Maniace s'impadronì della reliquia e la inviò in dono all'imperatrice a Costantinopoli, da dove non sarebbe più tornata. Infatti i veneziani, saccheggiando la capitale bizantina durante la Quarta Crociata del 1204, se ne impadronirono a loro volta e la portarono nella propria città, dove si trova ancor oggi (nella chiesa dei santi Geremia e Lucia), nonostante i tentativi compiuti dai siracusani per ottenerne la restituzione. 

Qualche osso, conservato nella Cappella di Santa Lucia nel Duomo, è tutto ciò che della santa rimane oggi in città. 

Sulla facciata del sepolcro si notano alcune decorazioni in rilievo, di epoca normanna. 

Sulla pietra candida della statua si notano infine alcune macchie di ruggine, attribuite dalla pia tradizione a un miracolo della santa, che sudando sangue avrebbe incoraggiato i siracusani minacciati, nel 1735, da un assedio spagnolo.