Das einzigartige Ensemble von Trierer Dom und benachbarter Liebfrauenkirche ging aus einer zu Anfang des 4. Jahrhunderts begonnenen frühchristlichen Kirchenanlage hervor, die zu den größten des Römischen Reiches zählte. Noch heute bewahrt der Dom große Teile des römischen Vorgängerbaues, so dass er mit Recht als älteste Bischofskirche Deutschlands gilt.


Die Legende will im Trierer Dom eine Gründung der Mutter Kaiser Konstantins, der hl. Helena, sehen. Ausgrabungen belegen inzwischen, dass der Kirchenbau über den Resten eines imperialen Wohnpalastes errichtet wurde. Die Konstantinischen Deckenmalereien stammen aus diesem Palast und belegen den Reichtum seiner Ausstattung. Über dem niedergelegten Wohnhaus wurde dann mit kaiserlicher Unterstützung der Kirchenbau ausgeführt.


Wie die Kirche des 4. Jahrhunderts ausgesehen hat, ist durch umfangreiche Grabungen belegt und wird im Museum anhand von dreidimensionalen Modellen, Plänen sowie Grabungsfunden anschaulich gemacht. Dazu gehören beispielsweise die Wand- und Deckengestaltung, aber auch die frühchristlichen Graffiti oder die kolossalen Granitsäulen aus dem Odenwald.