La chiesa di S. Vitale sorge su un precedente sacello dedicato al martire Vitale, che secondo la leggenda sarebbe sorto sul luogo del martirio del santo. I pavimenti del suddetto sacello si trovano alla stessa quota di quelli del mausoleo di Galla Placidia. L'edificio era a pianta rettangolare e presentava tracce di una successiva trasformazione a croce.