Η τρίκλιτη βασιλική, που σώζεται στη βορειοανατολική γωνία της αυλής του αρχαίου ιερού και είναι αφιερωμένη στον Άγιο Ζαχαρία, αποτελεί ένα σημαντικότατο μνημείο του 5ου αιώνα. Στο ανατολικό τμήμα του μεσαίου κλίτους της βρίσκεται ομώνυμος μεταβυζαντινός ναΐσκος. Η χρονολόγηση της βασιλικής ενισχύεται και από κινητά ευρήματα, όπως ένα θωράκιο με διακόσμηση που περιλαμβάνει σταυρό μέσα σε κύκλο και τα γράμματα Α-Ω. Τα κατάλοιπα της βασιλικής, λείψανα από τις επιβλητικές κιονοστοιχίες της και το βαπτιστήριο στη βόρεια πλευρά του εξωνάρθηκα είναι ορατά από τον σημερινό επισκέπτη. Το βαπτιστήριο, το οποίο διαθέτει σταυ- ροειδή κολυμβήθρα και δύο συνεχόμενα επιμήκη διαμερίσματα, παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον λόγω του σχήματός του, το οποίο παραπέμπει σε μικρασιατικά παραδείγματα, όπως της Περγάμου, της Μιλήτου και της Σμύρνης. Το γεγονός αυτό αποκαλύπτει την επικοινωνία της Ελευσίνας με άλλα χριστιανικά κέντρα.