MS. IV.yüzyıl sonuna veya V.yüzyıl basına ait oktogonal (sekizgen) bir yapı olan Martyrium, 20 m. x 20 m. ölçüsünde kare planlı yapılmıştır. St. Philip'in Hierapolis'te şehit edildiği kabul edilerek onun anisin anıt mezar olarak inşa ettirilmiştir. Hristiyanligi resmi din olusundan sonra halkın büyük ilgisini çeken yerlerden biri olmuştur.
Sur dışında kalan bu binaya geniş bir merdivenle çıkılır. Mevcut buluntulardan dört kenarından odaları, iki cephesinde revaklarin bulunduğu anlaşılmaktadır. Ayrıca çokgen odalarla birbirinden ayrılan sekiz adet şapel mevcuttur. Binayı çevreleyen odalardan merkezi bir şapele ve oktogonal mekana girilir. Bu haliyle cifte hac biçiminde bir yapıya benzer. Ortada bulunan ve yaklaşık 20 m. çapındaki bu mekanın ustu, ahşap çatı üzerine kursun levha ile kaplanmış bir kubbeyle örtülüydü. Yan taraflar ise tuğla tonozlarla ve yer yer ahşap çatı ile kapatılmıştır. Martyrium ve diger bir çok kilise, kentin hristiyanlik tarihini göstermeleri acısından önemlidir.