Στην κορυφή του λόφου του Φρουρίου, που θεωρείται η ακρόπολη της αρχαίας Λάρισας, εντοπίστηκαν νότια του οθωμανικού μπεζεστενίου το 1978 τα ερείπια μιας μεγάλης βασιλικής. Η περίοπτη θέση της βασιλικής, η επιγραφή «Ἀχιλλείου Ἀρχιεπισκόπου καί τοῦτο το ἕργον», που βρέθηκε σε θραύσματα επιστομίου φρέατος, καθώς και πλίνθοι με τη σφραγίδα ΑΧΙΛΛΕΙΟΥ οδήγησαν στην ταύτιση της βασιλικής με τον ναό που ήταν αφιερωμένος στον προστάτη και πρώτο επίσκοπο της πόλης Άγιο Αχίλλειο.
Η ανασκαφική έρευνα που τελέστηκε τον Ιούλιο του 1978, κατά τις εργασίες διαμόρφωσης του χώρου της αγοράς, έφερε στο φως το ναό ο οποίος διερευνήθηκε πιο διεξοδικά κατά τα επόμενα έτη υπό τη επίβλεψη του Εφόρου Βυζαντινών Αρχαιοτήτων κ. Λ. Δεριζιώτη. Ήταν ένα οικοδόμημα τρίκλιτο με αψίδα στα ανατολικά, νάρθηκα και τοιχοδομίες, και θεμελιωνόταν περίπου στα 3 μέτρα.
Το μνημείο δεν διατηρούσε ίχνη κιόνων, ούτε δάπεδα, με εξαίρεση ένα τμήμα ψηφιδωτού στο νάρθηκα και ένα πολύ μικρότερο στο δεύτερο κλίτος.
Το ψηφιδωτό δάπεδο του νάρθηκα έχει φυτικό και ζωικό διάκοσμο που εγγράφεται σε γεωμετρικά μοτίβα.
Η τεχνοτροπία αυτού του ψηφιδωτού μαρτυρά ως εποχή ανέγερσης του ναού τον 6ο ή τον 7ο αι. Κατά τη διάρκεια της ανασκαφικής έρευνας στο εσωτερικό του ναού, ήρθαν στο φως λίγα μάρμαρα, τα οποία δεν έχουν χρονολογηθεί, αν και τα περισσότερα είχαν επαναχρησιμοποιηθεί ως καλυπτήριες πλάκες στους τάφους που πιθανόν ήταν προγενέστεροι της βασιλικής.
Οι τάφοι
Το σημαντικότερο εύρημα ήταν δυο πολυτελείς καμαροσκεπείς τάφοι, Οι δύο καμαροσκεπείς τάφοι, όπως και οι πολυάριθμοι κιβωτιόσχημοι και οι ελεύθερες ταφές που εντοπίστηκαν στο εσωτερικό, θεωρήθηκε ότι προϋπήρξαν της βασιλικής, επειδή η στάθμη τους βρίσκεται χαμηλότερα από τα υπολείμματα του ψηφιδωτού δαπέδου. Η προσθήκη αψίδας στο βόρειο κλίτος οδήγησε πολλούς μελετητές στην υπόθεση ότι ο τάφος του βορείου κλίτους πρέπει να ταυτιστεί με τον τάφο του Αγίου Αχιλλίου, πάνω από τον οποίο ανεγέρθηκε αργότερα η βασιλική.
Στα τοιχώματα του υπάρχει γραπτή διακόσμηση από μεγάλους βαθυκόκκινους σταυρούς. Εκτός από τον καμαρωτό τάφο του βορείου κλίτους έχουν ανακαλυφθεί άλλοι δυο καμαρωτοί τάφοι μέσα στη βασιλική, ο ένας βρίσκεται στο κεντρικό κλίτος και έρχεται σε επαφή με το νότιο στυλοβάτη και ο άλλος βρίσκεται στον εξωνάρθηκα. Αυτός του κεντρικού κλίτους φέρει κογχαριο με σταυρό το οποίο συνοδεύεται από την επιγραφή ‘’ IC/XC/NIKA’’ στο δυτικό του τοίχωμα Αν και ο τάφος του εξωνάρθηκα τυπολογικά εντάσσεται στην ίδια κατηγορία με τους άλλους δυο είναι κατώτερος ποιοτικά ως προς τη κατασκευή του. Τον κοσμεί ένας απλός μαύρος σταυρός .
Εκτός από τους καμαρωτούς τάφους εσωτερικά του ναού και γύρω από αυτόν ανακαλύφθηκαν κιβωτιόσχημοι τάφοι, οι οποίοι ειχαν κτιστά τοιχώματα και δάπεδα στρωμένα με πήλινες πλάκες. Επίσης ήρθαν στο φως κι αρκετοί καλυβίτες τάφοι από κεράμους στέγης και τέλος πολλοί λακκοειδείς.
Η ανακάλυψη τάφων εσωτερικά και εξωτερικά του ναου δηλώνει ότι χρησιμοποιήθηκε ως κοιμητήριο τόσο στους μεσοβυζαντινους χρόνους όσο και κατά τη διάρκεια του 13ου αιώνα. Αυτή η χρήση πιθανότατα συνεχίστηκε και μετά την κατάρρευση του ναού, καθώς αρκετά αρχιτεκτονικά τμήματα του γλυπτού της βασιλικής χρησιμοποιήθηκαν ως πλάκες για την διακόσμηση τάφων.
