Κάτω από τον σύγχρονο οικισμό του Λιμένα Χερσονήσου βρίσκεται ο πυρήνας της αρχαίας Χερρονήσου. Η πόλη κατοικήθηκε από τα Μινωικά χρόνια όμως γνώρισε μεγάλη ακμή κυρίως κατά την ελληνιστική - ρωμαϊκή & Πρωτοβυζαντινή περίοδο , όταν αποτελούσε και την έδρα της ομώνυμης αρχαίας επισκοπής. Στην ευρύτερη περιοχή έχουν εντοπιστεί τρεις Βασιλικές, ενδεικτικές της μεγάλης ακμής του οικισμού κατά την πρωτοβυζαντινή περίοδο. Σημαντικότερο εύρημα της περιόδου αυτής είναι η μεγάλη Παλαιοχριστιανική Βασιλική Καστρίου γνωστή και ως Βασιλική Β που εντοπίστηκε πάνω στον λόφο Καστρί, στο ΒΑ τμήμα της πόλης.

Η βασιλική στο Καστρί εντοπίστηκε στις αρχές του 20ου αιώνα από τον Στ. Ξανθουδίδη και ανασκάφηκε το 1956 - 1959 από τον Αναστάσιο Ορλάνδο. Σύμφωνα με τον ανασκαφέα της, Αναστάσιο Ορλάνδο, αρχικά η Βασιλική κτίστηκε στα τέλη του 5ου αιώνα μ.Χ., καταστράφηκε τον 7ο αιώνα και ξαναχτίστηκε αργότερα σε μικρότερες διαστάσεις (51,70 × 21,70 μ). Η αρχιτεκτονική της είχε επιρροές από Συριακά πρότυπα με πλάγιο προθάλαμο στη νότια πλευρά του, ενώ διατηρεί αποσπασματικά σωζόμενα ψηφιδωτά δάπεδα, με φυτικά και γεωμετρικά μοτίβα στο κεντρικό κλίτος και τον νάρθηκα, μέρος των οποίων σώζεται σε καλή κατάσταση. Μπροστά στην κόγχη του ναού βρέθηκε η μαρμάρινη βάση της Αγίας Τράπεζας που ήταν κάλυμμα ρωμαϊκής σαρκοφάγου. Στη νότια πλευρά του ιερού βρέθηκε ταφικό παρεκκλήσι λαξευμένο στο βράχο, που εκτιμάται ότι πρόκειται είτε για τάφο εξέχοντα κληρικού ή μάρτυρα. Πάνω στην πλάκα ήταν τοποθετημένο ομφάλιο (μαρμάρινη κυκλική πλάκα) διακοσμημένο από χρωματιστά μάρμαρα, με λαξευμένο στεφάνι με τα φύλλα του να είναι γεμισμένα με μάργαρο, από το εσωτερικό του οστράκου μαλακίων( μαργαριτοφόρο όστρακο) και σταυρό που στο ένα σκέλος του σχηματίζεται το γράμμα P ,που είναι το αρχαιότερο σχήμα του μονογράμματος Χριστός.

Όπως δείχνουν οι ανασκαφικές έρευνες που διεξήχθησαν το 1993, φαίνεται ότι η Βασιλική χτίστηκε στα ίχνη προηγούμενης που κατέρρευσε από σεισμό. Η αρχική Βασιλική αυτή είχε περίπου τις ίδιες διαστάσεις με τη βασιλική Β που ήταν τρίκλιτη με εξέχουσα αψίδα, σε αντίθεση με τη νεότερη που είχε εγγεγραμμένη ημικυκλική αψίδα όπου μέσα στο ορθογώνιο περίγραμμα της υπήρχαν τα παστοφόρια (βοηθητικά δωμάτια) εκατέρωθεν του ναού και πλάγιο βοηθητικό κλίτος στη βόρεια πλευρά.

Και οι δύο βασιλικές ήταν θεμελιωμένες πάνω στα ερείπια ελληνιστικού κτιρίου, ίσως ιερού, αφιερωμένο στην Βριτομάρτιδα Αρτέμιδα σύμφωνα με το πλήθος των ειδωλίων και των αντικειμένων που βρέθηκαν κατά τις έρευνες. Όλο το συγκρότημα της βασιλικής περιβαλλόταν από ισχυρό τείχος που περιέβαλε το λόφο και επεκτεινόταν στη βόρεια παραλία.

Σε άγνωστη χρονική στιγμή πριν το 616, πραγματοποιήθηκαν επισκευές για τη συντήρηση του ναού με ευτελή υλικά, αντικαταστάθηκε μέρος του ψηφιδωτού δαπέδου με πλάκες πωρόλιθου και ανακατασκευάστηκε το τρίβηλο άνοιγμα του κεντρικού κλίτους. Η οριστική κατάρρευσή της μάλλον προκλήθηκε από σεισμό κατά την περίοδο βασιλείας του αυτοκράτορα Ηρακλείου (610-641) ενώ αργότερα φαίνεται πως χτίστηκαν μικρά πρόχειρα καταλύματα για κατοίκους της περιοχής, κυρίως στο νάρθηκα και το αίθριο, από δομικά υλικά της ημικατεστραμμένης βασιλικής.

Η ανασκαφική έρευνα αποκάλυψε τον κυρίως ναό, ένα μεταγενέστρεο παρανάρθηκα και τον νάρθηκα μιας τρίκλιτης βασιλικής. Το κεντρικό κλίτος, που απολίγει ανατολικά στο Ιερό Βήμα, πλαισιώνεται από παστοφόρια, τα οποία επικοινωνούν με άνοιγμα με τα πλάγια κλίτη. Ο νάρθηκας έχει δύο εισόδους προς τα πλάγια κλίτη και ένα τρίβηλο άνοιγμα με το κεντρικό. Το κεντρικό από τα πλάγια κλίτη διαιρούν κίονες. Στο βόρειο άκρο του κεντρικού κλίτους υπάρχει θέση Άμβωνα με κλίμακες, ενώ εξωτερικά και κατά μήκος του βόρειου τοίχου της βασιλικής, υπάρχει πρόσκτισμα.

Στο νότιο παστοφόριο εντοπίστηκαν τάφοι επισκόπων. Εντύπωση προκαλούν τα ψηφιδωτά δάπεδα στο Ιερό Βήμα, το κεντρικό κλίτος, το βόρειο πρόσκτισμα αλλά και το νότιο παστοφόριο όπου εντοπιστηκαν και τάφοι επισκόπων.