
La basilica sorge presso una vasta necropoli a sud dell'antico sobborgo portuale di Classe, ove era venerata la tomba del martire Apollinare, protovescovo della Chiesa ravennate, di origine orientale (II-III sec.?), a cui la tradizione locale attribuisce la prima diffusione del Cristianesimo nella città. Come attesta l'epigrafe dedicatoria tramandata dallo storico Agnello, l'edificazione della chiesa fu promossa, ancora in età gota, dal vescovo Ursicino ed attuata grazie all'intervento di Giuliano Argentarius, probabilmente un ricco banchiere privato, principale artefice anche di S. Vitale e S. Michele in Africisco. I lavori in realtà dovettero procedere di fatto solo durante l'episcopato di Vittore, e precisamente dopo la conquista giustinianea (540), per concludersi all'epoca del successore Massimiano, che trasportò le reliquie del santo all'interno della chiesa, consacrandola solennemente il 9 maggio del 549. Già durante il VI secolo alla facciata della chiesa fu annesso un grande quadriportico, all'interno del quale fu inglobata la via romana che correva di fronte alla basilica; il portico, successivamente ridotto verso l'inizio del IX secolo, sopravvisse poco oltre il medioevo.
Prima della fine del IX secolo, se non addirittura ancora nel VII, l'area presbiteriale subì una sopraelevazione, per permettere di realizzare, al livello del pavimento, una cripta di forma semianulare, simile a quella edificata da Gregorio Magno in S. Pietro a Roma e attestata a Ravenna anche in S. Apollinare Nuovo: essa consiste di un corridoio curvilineo lungo il giro dell'abside, al centro del quale si apre ad occidente una stretta cella, al cui interno, in corrispondenza con l'altare maggiore, è il sarcofago con i resti del santo. Altri importanti modifiche in età altomedioevale riguardarono l'inserimento di una cappella, oggi scomparsa, nella navata sud (epoca del vescovo Sergio), il restauro del tetto, all'epoca dell'arcivescovo Martino (810-817/8) e per iniziativa del Papa Leone III (795-816), il rifacimento dell'altare, sormontato da un ciborio argenteo, di cui sopravvivono le colonne marmoree ai lati delle porte d'ingresso, durante l'episcopato di Dominicus Ublatella (889-897). Verso la fine del X secolo è databile l'elegante campanile cilindrico, a nord della basilica, a cui è collegato da un corridoio; esso spicca per l'eleganza della linea, ed è animato da finestrelle in numero crescente verso l'alto, tali da permettere un progressivo dimezzamento dello spessore della cortina muraria.
Nel 1450 il ricco rivestimento marmoreo delle pareti fu asportato da Sigismondo Malatesta, al fine di reimpiegarlo nel Tempio Malatestiano di Rimini; altre spoliazioni avvennero nel 1502, ad opera delle truppe francesi. Caduta in grave abbandono, la basilica fu restaurata a partire dal XVIII secolo. Nel 1723 l'accesso al presbiterio venne rinnovato, su disegno del camaldolese Giuseppe Antonio Soratini, con l'attuale gradinata.
Tra il 1776 e il 1778, per iniziativa dell'abate Gabriele Maria Guastuzzi, furono dipinti al di sopra delle arcate i clipei con i ritratti dei vescovi ravennati, poi continuati fino all'inizio del XX secolo. Nel periodo 1897-1910, sotto la guida di Corrado Ricci, si pose mano ad un radicale restauro della basilica, che portò alla riapertura delle originali finestrelle del campanile, ma anche all'arbitraria ricostruzione dell'ardica antistante la basilica.
Nonostante le varie modifiche succedutesi durante i secoli, la basilica conserva la spazialità dell'edificio originario, con la sua pianta a tre navate, spartite da una serie di arcate, che poggiano su un'omogenea serie di colonne in marmo di Proconneso: di indubbia produzione costantinopolitana sono le eleganti basi dadiformi, ornate da semplici modanature, e i capitelli teodosiani di tipo “a farfalla”, sormontati da pulvini anch'essi in marmo di Proconneso. La difformità di piano fra i resti del primitivo mosaico della navatella destra – un lacerto del quale è visibile accanto all'ingresso – e quelli della navata sinistra, fa pensare che già in origine fosse presente un dislivello fra le navate: non si sarebbe comunque attuato un innalzamento del colonnato come in altre basiliche ravennati a seguito della subsidenza. L'abside è del consueto tipo ravennate poligonale esternamente e semicircolare internamente; al termine delle navatelle sono collocati piccoli ambienti di servizio (phastophoria), forse su influenza siriaca.
All'epoca di Massimiano risale anche il mosaico del catino absidale, in cui l'episodio, narrato dai tre vangeli sinottici, della Trasfigurazione di Cristo sul monte Tabor costituisce il punto di partenza per una grandiosa costruzione ad alta densità allegorica, volta in primo luogo ad esaltare potentemente, nella definitiva vittoria dell'ortodossia giustinianea contro l'arianesimo monofisita, la natura divina e umana del Figlio, morto e risorto e destinato a ritornare trionfante alla fine dei tempi nella parusia. Alla sommità del catino, in un cielo aureo striato di nuvole emergono con la sommità del corpo le due figure biancovestite di Mosè, a sinistra, ed Elia, a destra, i due misteriosi interlocutori di Cristo nel racconto evangelico. Essi sono qui rivolti verso un grande clipeo mediano, bordato da una fascia gemmata, all'interno del quale si staglia su un fondo azzurro tappezzato di stelle un'aurea croce latina, gemmata anch'essa, che presenta all'incrocio dei bracci, entro un orbicolo, il volto di Cristo. Al ruolo del Figlio dell'uomo come principium et finis dell'universo rimandano anche le due lettere apocalittiche alpha e omega a fianco dei bracci laterali, al pari dell'epigrafe salus mundi (salvezza del mondo) ai piedi della croce e, in alto, dell'acrostico ICJUC (“pesce”, in realtà unione delle iniziali di Iêsùs Christòs Theù Hyiòs Sôtèr “Gesù Cristo, Figlio di Dio, Salvatore”). Al di sopra del clipeo la mano del Padre emerge dalle nuvole, a rappresentare la voce che nel racconto evangelico sancisce la genesi divina del Figlio.
Ai piedi del clipeo si stende un grande prato, disseminato di rocce, alberelli ed uccelli vari, ad evocare, oltre che il Tabor del racconto evangelico, uno scenario paradisiaco; sulla sommità sono collocati tre agnelli, uno a sinistra e due a destra, allegoria dei personaggi di Pietro, Giacomo e Giovanni, testimoni della Trasfigurazione, qui visti simbolicamente nella loro dimensione di membri eletti del gregge di Cristo, ma allo stesso tempo anche compartecipi del sacrificio pasquale dell'Agnello di Dio (Deichmann).
Come hanno mostrato le sinopie ritrovate nei restauri del 1970 e conservate nel Museo Nazionale, in un primitivo progetto la fascia inferiore doveva presentare un semplice fregio decorativo con pavoni affrontati a una croce e fagiani a lato di cesti di frutta. Con tutta probabilità è da attribuire all'iniziativa dello stesso Massimiano la sostituzione di tale fascia con la figura orante dello stesso Sanctus Apolenaris, come recita l'epigrafe, vestito della casula sacerdotale e affiancato da due serie di dodici pecore, immagine tradizionalmente allusiva al gregge “apostolico”, ma qui specificatamente utilizzata per qualificare la Chiesa ravennate: un'immagine questa, che nel correlarsi al tema escatologico del registro superiore, viene ad unire inscindibilmente alla glorificazione di Cristo il destino ultimo della stessa Chiesa locale, attraverso la mediazione e l'intercessione del suo pastore Apollinare.
In basso, nella zona compresa fra le cinque finestre, sono raffigurati entro nicchie ieratiche conchigliate, con tende aperte sullo sfondo, quattro successori di Apollinare, i vescovi Ecclesio, Severo, Orso e Ursicino. I due riquadri alle estremità laterali costituiscono due aggiunte posteriori, databili agli ultimi decenni del VII secolo. Entrambi presentano un ricco coronamento architettonico ad arco, dalla vivacissima cromia, con aquile sopra pilastrini laterali. La scena a sinistra, in larghissima parte frutto di integrazioni medioevali e moderne, rappresenta una scena ufficiale, con tutta probabilità il conferimento imperiale dell'autocefalia alla chiesa ravennate (Siracusa, 1 marzo 666). I due personaggi nimbati al centro sono forse da identificare nell'imperatore Costante II, dalla veste purpurea, e nell'Arcivescovo Mauro, presule di Ravenna all'epoca; i personaggi sulla sinistra corrispondono ai figli di Costante Costantino IV Pogonato, Eraclio e Tiberio, mentre sulla destra, accompagnato da rappresentanti del clero, a ricevere il rotolo con i privilegi dalle mani dell'imperatore, è Reparato, vicario, e in seguito successore, di Mauro, affiancato da altri rappresentanti del clero. La scena sul lato opposto, anch'essa ampiamente restaurata, condensa con schematica rigidità attorno ad un unico altare tre immagini di sacrificio, prefiguranti il rito eucaristico, già presenti nel presbiterio di S. Vitale: sulla sinistra Abele, in vesti pastorali, offre un agnello (Gn 4, 3-4), al centro Melchisedec, in abiti sacerdotali offre pane e vino (Gn 14, 18-20), mentre a destra Abramo conduce il figlio Isacco per immolarlo, fermato dall'intervento di Dio, la cui mano, sul lato opposto, emerge dalle nuvole (Gn 22, 1-18).
I mosaici dell'arco trionfale testimoniano anch'essi una pluralità di fasi decorative, qui almeno tre. Ancora al VI secolo sono databili i due angeli Michele e Gabriele ai piedi dell'arco, collocati su un suppedaneo gemmato e reggenti un labaro con inscritta l'acclamazione liturgica del trisagion (Hagios, Hagios, Hagios, “Santo, Santo, Santo”). Variamente datate fra VII e IX secolo sono le tre fasce della zona superiore. La prima è rappresentata dalle due palme, quasi interamente rifatte in età moderna, nei rinfianchi. Il registro seguente, che segue la linea dell'arco, mostra un corteo di dodici agnelli che si stagliano su un cielo aureo solcato da nuvole, uscendo da due porte gemmate di città, identificabili con Betlemme e Gerusalemme, a simboleggiare gli ebrei (ecclesia ex circumcisione) e i pagani (ecclesia ex gentibus) radunati da Cristo in un unico popolo. La zona superiore, danneggiata dai bombardamenti del 1945 e poi restaurata, mostra al centro entro un clipeo l'immagine del Redentore benedicente, affiancato in un cielo blu solcato da nuvole, dai quattro esseri alati dell'Apocalisse, qui precisati, attraverso il codice che recano, come simboli degli evangelisti Giovanni (aquila), Matteo (uomo), Marco (leone) e Luca (vitello). Ancora posteriori, attribuibili a mediocri artigiani attivi fra XI e XII secolo, sono i due riquadri alla base dell'arco, con due figure di apostoli, Matteo a sinistra e probabilmente Giovanni a destra.
La chiesa conserva una ricchissima serie di sarcofagi marmorei, in buona parte destinati ai vescovi della chiesa locale, che testimoniano l'intera evoluzione della scultura ravennate fra tardoantico ed alto medioevo. In fondo alla navata destra è collocato un sarcofago parzialmente incompiuto, databile entro la metà del V secolo, ma reimpiegato alla fine del VII secolo per il vescovo Teodoro; esso presenta in forma assai elegante un programma interamente zoomorfo, con pavoni, uccelli vari e persino una lepre, affiancati ai simboli escatologici della croce, del cristogramma, del kantharos (vaso) e della vite. Strutturalmente simile al precedente, e attribuibile alla medesima bottega è il cosiddetto sarcofago dei dodici apostoli, che presenta nei tre lati principali Cristo in trono, affiancato dall'intero corteo apostolico, in atto di consegnare il rotolo della legge a S. Paolo; nel retro compaiono pavoni a lato di una croce entro clipeo, mentre colombe alla croce decorano le testate del coperchio semicilindrico. Si passa quindi ad un'arca di origine pagana, rielaborata con uno scarno programma aniconico nel VI secolo (retro e fianco destro) e poi (fronte) nell'VIII, in occasione della sepoltura dell'arcivescovo Grazioso. Segue il cosiddetto sarcofago a sei nicchie, analogo ad uno conservato nel Museo Arcivescovile, databile a cavallo tra V e VI secolo, in cui la resa alquanto goffa del repertorio zoomorfo (pavoni al kantharos e agnelli alla palma) non sminuisce il peculiare estro dell'impianto compositivo globale. Dopo il sarcofago della piccola Licinia Valeria (IV sec.?), privo di decorazione, ritrovato nel 1890 negli scavi del sepolcreto sottostante la basilica, si può vedere addossato alla facciata il cosiddetto sarcofago a tre e quattro nicchie, arca di origine pagana che conserva, specie nella fronte e nei fianchi, la partizione architettonica originaria del III secolo, entro la quale è stato ricavato verso l'inizio del VI secolo, forse dalla stessa maestranza del sarcofago a sei nicchie, un programma cristiano a carattere tradizionalmente simbolico (colombe, pavoni, Agnus Dei, croci, palme, kantharoi), mentre il coperchio, originariamente a tetto, è stato ridotto a forma curvilinea. Sempre in età gota è databile il cosiddetto sarcofago degli agnelli, sul lato opposto dell'ingresso, anch'esso dominato da animali simbolici, in cui la felicità compositiva del retro e soprattutto del fianco destro (Agnello mistico dinnanzi alla croce e colomba in volo recante corona, forse simbolo dello Spirito Santo), spicca di fronte alla goffa piattezza degli altri lati. All'inizio della navata sinistra è collocato il sarcofago dell'arcivescovo Felice (†723), tardo epigono della serie zoomorfa ravennate, con due pecore adoranti una croce mediana. Il seguente sarcofago con agnelli e ghirlanda d'alloro presenta un coperchio eterogeneo databile al VI secolo, mentre assai discussa è l'epoca di esecuzione della figurazione frontale della cassa, in cui la tradizionale iconografia ravennate della coppia di ovini a lato di una corona è riproposta in forma pretenziosa ma goffissima; quanto alle figurazioni ornamentali dei fianchi, rimandano sicuramente ad un periodo non anteriore al IX secolo. Altro epigono dell'immaginario zoomorfo tardoantico è lo schematico sarcofago degli agnelli cruciferi, anch'esso rielaborazione di un originale pagano, così nominato dalla piattissima figurazione frontale, in cui la croce tradizionalmente portata da Pietro e Paolo è assegnata agli agnelli, che ne fanno le veci in chiave allegorica. Per ultimo, il sarcofago dell'arcivescovo Giovanni replica il repertorio aniconico altomedioevale di quello di Grazioso.
All'estremità della navata sinistra è collocato il ciborio proveniente dalla chiesa di S. Eleucadio, capolavoro assoluto della scultura ad intrecci di età carolingia; al di sotto, su un altare frammentario del VI secolo ampiamente integrato, poggia un frammento di sarcofago paleocristiano di scuola romana (IV secolo). La cappella al termine della stessa navata conserva il coro ligneo cinquecentesco già in S. Vitale.