La chiesa fu eretta laddove si trovava un precedente edificio religioso cattolico di probabile dedicazione mariana, sito a poca distanza dalla prima sede del vescovo di Como entro la cerchia delle mura cittadine[5]. La chiesa si affaccia sull'omonima piazza, già foro cittadino, che fino al XIX secolo ospitava un mercato del grano.[6] Al complesso di edifici originariamente circostanti la chiesa facevano parte anche il battistero di San Giovanni in Atrio[7] e la chiesa di San Pietro in Atrio[5],[4][6] entrambi sconsacrati a seguito delle riforme giuseppinistiche di fine Settecento[5]. Le colonne della chiesa di San Giovanni, che costituiva il più antico battistero della città di Como (V secolo[6])[8], vennero riutilizzate per costruire il porticato della facciata del liceo Volta.[7] Di fondazione databile al V-VI secolo[4][3] e attestata come chiesa di Sant'Eufemia già nell'865,[5] la basilica assunse l'attuale dedicazione alla fine del secolo successivo, a seguito del rinvenimento del presunto sepolcro di San Fedele[5]. La pianta della chiesa originaria è ancora oggi oggetto di dibattiti tra gli studiosi. Nello specifico, non è ancora chiaro se[3]: la chiesa originaria fosse suddivisa in tre navate chiuse da rispettive absidi (e, in tal caso, l'attuale transetto e i due deambulatori sarebbero il risultato di alcuni rimaneggiamenti databili tra i secoli X e XI); oppure la chiesa fosse originariamente a navata unica, attraversata da un transetto bi-absidato (e, in tal caso, le navate naterali sarebbero un'aggiunta del X-XII secolo). Ad ogni modo, la chiesa, che rimase una collegiata anche dopo lo spostamento della sede vescovile alla cattedrale di Santa Maria Maggiore, fu profondamente ristrutturata a partire dal 1007[9]. Ulteriori rimaneggiamenti si registrarono nei secoli successivi.[9] Tra gli interventi posteriori, si annovera la realizzazione della volta a botte sulla navata centrale con ossatura ad archi-timpano. Inoltre, alcuni lavori intercorsi tra il Trecento e il Quattrocento comportarono la costruzione di matronei e tribune[3].