Grazie alla presenza di Sant’Ambrogio la città dovette ben presto munirsi di una cattedrale, la quale sorgeva nei pressi dell’attuale duomo e che era la cattedrale dedicata a Santa Tecla.
La costruzione risale al IV secolo, leggermente prima della venuta di Sant’Ambrogio a Milano (nel 573), pero nella parte di completamento il suo intervento dovette manifestarsi pienamente, infatti quasi tutte le chiese di questa epoca sono controllate da Sant’Ambrogio o dal suo discepolo, il vescovo Sempliciano.
La chiesa presenza affinità notevoli con la chiesa di San Giovanni in Laterano (quella che trova maggiore avvenenza nell’architettura milanese); come abbiamo visto nella chiesa di San Giovanni non c’è la separazione tra il martyrium e la basilica, quindi è una costruzione unitaria (cioè tutto il complesso si esaurisce nell’impianto basilicale); inoltre anche il perimetro è molto simile, in quanto ci troviamo di fronte ad uno sviluppo longitudinale di 82 metri e di uno trasversale di 45, non a caso abbiamo detto che in San Giovanni c’è un notevole sviluppo longitudinale della navata, che non si arresta in corrispondenza del transetto ma continua fino ad arrivare alla parete opposta, come assistiamo in Santa Tecla (dove la navata centrale si sviluppa anche nel presbiterio sino ad arrivare alla zona absidale, nello stesso modo le navatelle che sembrerebbero interrotte da setti murari, ma la ricostruzione è ancora dubbia). Due profonde ali (presumibilmente utilizzate per l’offertorio) erano affiancate alla zona del presbiterio e non superavano il perimetro delle navatelle, queste ali erano divise dal resto del presbiterio attraverso cinque archi su colonne, a loro volta questi spazi sono divisi in due navatelle, divise da un numero di sostegni minore (come accade anche nelle navatelle che affiancano la navata centrale, esattamente come in San Giovanni in Laterano)
Sicuramente il senso spaziale di San Giovanni in Laterano si avverte molto e anche la disposizione dei sostegni della navate ricorda direttamente quelle di San Giovanni, infatti le due fila di sostegni non sono perfettamente allineate ma sono fra di loro sfasati ed è probabile che fossero sormontate da arcate.
Le maestranze milanese se da un verso guardano l’architettura romana per l’altro elaborano soluzioni nuove, in questo caso quello che rimane incerto nella ricostruzione della chiesa, in particolare per quanto riguarda l’alzato e ancora più in particolare la parte del transetto, sono state ipotizzate diverse soluzioni (una secondo la quale potesse essere simile a San Giovanni in Laterano, cioè con le navate più esterne bloccate da sporgenze).
L’ipotesi più accreditata è di pensare che siano tre volumi giustapposti in cui quelle centrale emerge non in maniera considerevole rispetto agli altri due; questa ipotesi di un transetto a tre parti di altezza diversa è un’idea che viene dal confronto con alcune chiese orientali, in particolare di origine greca (non a caso alla direzione della cattedrale si susseguirono una serie di vescovi orientali che portano influenze), è probabile quindi che l’architettura milanese abbia assimilato questo modo architettonico e nello stesso lo ha anche trasformato, infatti mentre nelle chiese greche il transetto è modesto, nella chiesa di Santa Tecla il partito è realizzato con una monumentalità notevole. Quindi in questa chiesa ritroviamo una sintesi degli elementi delle chiese di questo momento, che vengono influenzate in egual modo dall’architettura romana e dall’architettura orientale, con un atteggiamento di elaborazione.
Accanto alla chiesa c’è il battistero di San Giovanni in Fonte (probabilmente era un mausoleo antico), che ricorda il mausoleo di Diocleziano a Spatalo o quello di Galerio a Salonicco.