Nowy kościół stał się centrum tego kompleksu, którego część dotrwała do naszych czasów, leżąc na południe od północnej ściany jednego z pozostałych dwóch gmachów. Kościół ten był jednym z najważniejszych budynków sakralnych Konstantynopola. Niedługo po jego ukończeniu w jego okolicy powstał klasztor pod tym samym wezwaniem.
Ze względu na duże zewnętrzne podobieństwo do Kościoła Mądrości Bożej, uważa się, iż budynek ten został zaprojektowany przez tych samych architektów: Izydora z Miletu i Antemiusza z Tralles, a jego konstrukcja była swoistą "próbą generalną" przed budową "Wielkiego Kościoła". Jednakże pod względem architektonicznym kościół Sergiusza i Bakchusa bardzo się od niego różni. Z tego też względu opinia jakoby był on miniaturą Kościoła Mądrości Bożej poddana została szerokiej krytyce.
Dalsze dzieje thumb|240px|Wnętrze kościoła W latach 536–537 pobliski pałac Hormizdasa przekształcił się w monofizycki klasztor. Uciekając przed prześladowaniami wyznawcy tej sekty, pochodzący ze wschodnich prowincji cesarstwa, znajdowali tu schronienie, które zapewniała im cesarzowa TeodoraMüller-Wiener, 178, Podobnie .