La chapelle médiévale s’appuie contre le mur latéral gauche du Temple. Le sol de la chapelle est situé à 0.6 m sous le niveau du piedestal du temple. Des traces d’un escalier permettant de descendre dans la chapelle depuis le temple ont été découvertes ainsi qu’une ouverture dans le mur latéral du temple. Cette ouverture était encadrée à l’origine de deux colonnettes, dont subsiste encore une seule. La colonnette conservée est une réplique exacte de la grande colonne du Temple. Le chapiteau semble un ajout, puisqu’il est plus large que la colonnette.
Certains aspects conservés de l’église médiévale montrent une étroite similitude stylistique avec le monument antique, notamment les cannelures de la colonnette. Le chapiteau roman est une copie presque exacte du chapiteau romain. La chapelle aurait été consacrée sous le double vocable de Saint Césaire et de Saint Pierre par l’archevêque d’Arles, en compagnie de l’évêque d’Apt vers le milieu du XI° siècle, en 1054.
