Ce vaste réseau de galeries a débuté dans le cimetière privé de Domitilla, dont l'oncle, l'empereur Domitien (81-96), appartenait à la riche famille flavienne. Flavius ​​Clemens, le mari de Domitilla, a été dénoncé en tant que chrétien et exécuté sur ordre de Domitian. Domitilla fut exilé sur l'île de Pandataria (maintenant appelée Ventotene).
Les catacombes de Domitilla sont devenues célèbres au IVème siècle lorsqu’une basilique a été construite sur les tombes de St Nereus et St Achilleus. Selon la légende, c’était deux serviteurs de Domitilla qui, comme leur maîtresse, s’étaient convertis au christianisme. En fait, c'étaient deux soldats maryrés sous Dioclétien (284-305). Non loin de leur tombe se trouvait sainte Petronille, dont le sarcophage avait été transféré au Vatican au huitième siècle. L'église construite sur la tombe de Sts. Neus et Achille est une basilique à trois nefs.

Parmi les nombreux objets trouvés dans les ruines se trouvaient deux piliers qui avaient soutenu le giborium orné de sculptures représentant la mort des deux saints par décapitation; l'un de ces piliers est parfaitement conservé et le nom d'Achilleus est gravé dessus. Derrière l'abside se trouve une fresque représentant Santa Petronilla et Santa Veneranda. À droite de la basilique se trouve l'une des parties les plus anciennes du cimetière (IIe siècle), où des membres de la famille flavienne ont été enterrés.

Un cubiculum avec une fresque du Christ Bon Pasteur y est associé. Une autre région, connue sous le nom de "della Madonna" (de la Vierge), présente différents tableaux datant des troisième et quatrième siècles, parmi lesquels les Mages s'approchant de la Vierge avec l'enfant.