Новая базилика была построена во второй половине IV века на том месте, где сейчас расположена площадь перед Дуомо — piazza Duomo. Ранее здесь находился языческий храм, посвященный богине Миневре, хотя ко времени строительства Новой базилики он уже не был действующим. Храм Миневры, в свою очередь, был построен на месте предыдущего кельтского храма, посвященного богине Велисаме.
Зачем Милану был нужен второй кафедральный собор, ведь тридцатью годами ранее уже была построена Старая базилика?
Дело в том, что по воле императора Константина в богослужение был введен новый церемониал, который требовал особой архитектуры, обширных, продольных в плане помещений. Появились новые обряды, связанные с совершением таинства Евхаристии, введенные по образцу императорского церемониала.
В начале церемонии епископ и духовенство входили в храм процессией, в конце литургии оглашенных вся община верующих, разделённая на мужчин и женщин, должна была устроить шествие, чтобы возложить свои приношения для Евхаристии (хлеб и вино) на два стола по сторонам алтаря, который из простого мобильного стола превратился в сакральное помещение.
Новый церемониал требовал новой архитектуры. В связи с этим по приказу сына Константина Великого императора Константа в 345-350 году, во время правления епископов Евсторгия и Дионисия, была построена basilica nova или basilica major (Новая базилика или Большая базилика). Вместе со Старой базиликой она являлась частью епископского комплекса, упомянутого святым Амвросием в письме, отправленном в 386 году его родной сестре Марцеллине.
Заметим кстати, что христианские базилики в этот период не были посвящены ни Спасителю, ни Богородице, ни святым, а назывались просто «церковными базиликами» (basilica ecclesia), поскольку кроме домашних часовен не было других построек для коллективного богослужения и, следовательно, не было необходимости различать их по титулам.
Новая базилика была 67,60 метров в длину и 45,30 метра в ширину, имела большую апсиду и пять нефов, перед фасадом был портик. Ее прототипом стала грандиозная Латеранская базилика в Риме.
После смерти императора Константа Великого Новая базилика вскоре оказалась вовлеченной в споры между арианами, которых поддерживал новый император Констанций II, и последователями православия. В 355 году Констанций созвал Миланский собор, проходивший в Новой базилике, в котором помимо миланского епископа свят. Дионисия участвовали также свят. Афанасий Александрийский и арианин Евсевий Никомидийский.
Император послал собору письмо, содержащее арийские заявления, однако епископы отвергли их, побудив Констанция изгнать и свят. Афанасия, и свят. Дионисия. Затем император поставил на миланскую епископскую кафедру арианина Авксентия, а Новая базилика стала его главной резиденцией, пока после смерти арианского епископа его место не занял православный епископ свят. Амвросий Медиоланский.
В дальнейшем миланская Новая базилика пережила вместе с городом все его взлеты и падения. В 452 году она была разрушена Аттилой, использовалась для содержания животных, ее деревянная крыша сгорела при пожаре.
В 453 году, когда опасность миновала, Новую базилику пришлось повторно освятить из-за осквернения, которому она подверглась. При освящении храм был посвящен Святому Спасителю (базилика San Salvatore).
Базилика Святого Спасителя была отреставрирована епископом Евсевием в 454 году, затем епископом Лаврентием I в 490-512 годах, снова разрушена готами в 539 году и оставалась в руинах в эпоху правления лангобардов.
В 811 году Карл Великий, император Священной Римской Империи, желая привлечь на свою сторону миланское духовенство, передал миланской церкви роскошный дар — честную главу св. первомученицы равноапостольной Феклы Иконийской и мощи св. мученицы Пелагеи Тарсийской.
Для достойного размещения мощей была предпринята еще одна реставрация собора, после которой он стал называться двойным названием — базиликой Святого Спасителя и Святой Феклы. Но со временем за храмом осталось только имя Святой Феклы.
В 1075 году базилика Святой Феклы снова была разрушена великим пожаром в Милане и восстановлена в романском стиле. Фридрих Барбаросса пощадил храм в 1162 году, и он оставался действующим вплоть до 1461 года, когда был снесен для строительства нового кафедрального собора, современного Дуомо.