La chiesa
Lo scavo archeologico, condotto in più lotti tra il 1976 e il 1999, ha permesso di ripercorrere le vicende costruttive dell’edificio. Le indagini hanno interessato un’area che in antichità faceva parte di una vasta necropoli extraurbana dove, agli inizi del V secolo, sorse un complesso paleocristiano che comprendeva anche la chiesa cruciforme di S. Lorenzo. Al centro della navata sud si è rinvenuto il basamento di un edificio funerario databile tra IV e V sec. d.C.; la chiesa primitiva, sorta a nord di questo mausoleo, era costituita da una semplice aula absidata circondata da un porticato destinato a sepolture privilegiate.
Nel IX secolo, la chiesa viene completamente ricostruita e ingrandita, spostando verso sud l’asse generale dell’edificio; l’estremità orientale è dotata di tre absidi, mentre la facciata è ricostruita a ovest di quella paleocristiana. Nel 989 si aggiunge alla facciata un campanile i cui resti sono ancora visibili per un’altezza di circa 15 m.
All’inizio dell’XI secolo, viene costruita la chiesa romanica che ingloba il campanile nella nuova facciata, malgrado la sua posizione sia eccentrica rispetto all’asse longitudinale della nuova chiesa. L’edificio è a pianta basilicale, diviso in tre navate concluse da absidi semicircolari.
L’attuale torre campanaria, costruita nel XII secolo, apparteneva originariamente ad un sistema difensivo costituito da una cinta muraria e da una seconda torre di grandi dimensioni, i cui resti sono stati scoperti addossati al muro perimetrale nord della chiesa.
I resti archeologici non sono visibili perché situati immediatamente al di sotto del pavimento della chiesa.

Da segnalare il bellissimo coro ligneo quattrocentesco, l’antica cripta e l’importante ciclo di affreschi (sec. XI) visibile nel sottotetto della chiesa.

Lo scavo archeologico del coro della chiesa di S. Orso ha permesso di riportare alla luce un mosaico pavimentale di forma quadrata, sconosciuto e non menzionato dalle fonti, realizzato con tessere bianche e nere con alcuni inserti di tessere di colore marrone chiaro. Una serie di sei cerchi, inscritti nel quadrato, funge da cornice alle decorazioni centrali. Nel medaglione centrale appare un’elegante rappresentazione di Sansone che uccide il leone.

Il chiostro
Il chiostro è il gioiello del complesso monumentale di Sant’Orso cui si accede da un androne aperto sulla destra della facciata. Il primitivo impianto romanico risale quasi certamente al 1132 e fu opera di maestranze provenzali o lombarde; quando la bolla di Papa Innocenzo II impose la regola di Sant’Agostino ai canonici di Sant’Orso il chiostro esisteva già, come risulta da un’iscrizione apposta sopra un capitello. I capitelli, scolpiti in marmo ma rivestiti già in tempi antichi di vernice scura, completano colonne semplici e binate dalle forme diverse e raffigurano mirabilmente scene simboliche del Nuovo e Vecchio Testamento, della vita di Sant’Orso, personaggi e animali fantastici o contengono elementi decorativi diversi. Sono considerati fra le più alte espressioni della scultura romanica religiosa.