És una de les obres claus de les reformes fetes per l'abat Oliba. Segurament va ser construïda inspirant-se en la cripta de Santa Maria Major de Roma, on es guardaven les relíquies del Pessebre, portades de Bizanzi en el segle VII. Malauradament, o afortunadament, és la part millor conservada de les obres realitzades per Oliba.

Es va construir aprofitant el pendent natural del terreny. Estava dedicada a la Nativitat, on es veneraven les relíquies del Pessebre portades de Roma per l'abat Garí. Al seu damunt es va construir el santuari de la Santíssima Trinitat. Aquesta disposició no és casual, si no que l'abat Oliba volia simbolitzar l'estret lligam existent entre el moment de la Nativitat i el triomf del Déu trinitari, que és una i tres persones a la vegada.

Aquest temple està format per dues naus laterals, de planta rectangular i coberta de volta de canó, que es presenten com una projecció de les naus laterals del temple de Sant Miquel, tot i que a un nivell inferior. Estaven dedicades als arcàngels sant Gabriel, la del costat nord i sant Rafael, la nau sud. Els seus altars estaven en l'extrem de ponent.

Aquestes dues naus estan comunicades entre si per tres naus transversals, cobertes amb voltes de canó, reforçades per arcs torals, que es recolzen en pilars cruciformes.

La nau de ponent és més petita i la seva forma és irregular per la presència de la capella de la Verge.

En els extrems nord i sud de la nau central transversal, s'obren dues portes de mig punt.

Des de la nau de sant Gabriel i mitjançant una petita porta feta amb una llinda sota un arc de descàrrega, s'accedeix al santuari de la Verge Maria. En aquest recinte es conservaven les relíquies del Pessebre i les dels màrtirs Valentí i Flamidià, així com les del confessor Nazarí. Totes elles estaven situades als peus de la Verge.

Per sort, la talla de la Verge es va salvar de ser cremada durant la Revolució Francesa. La tradició diu que una dona de Cornellà de Conflent, en veure que l'anaven a llençar al foc va cridar "Ai, la Mare de Déu!!!" i aleshores els homes no van cremar la imatge i la van donar a la dona. La imatge va ser trobada a mitjans del segle XX en l'església de Cornellà de Conflent, darrera tres reixes de ferro. Després de ser restaurada, es va tornar a col·locar en la cripta del Pessebre.

La imatge està situada en el petit absis semicircular, que s'obre a llevant del santuari.

Aquest santuari té planta circular amb un pilar central, robust, cilíndric i fet amb maçoneria. El pilar s'uneix al mur lateral mitjançant una volta de canó anular.

Una petita porta, situada a ponent, comunica la cripta amb una galeria transversal, disposada sota les escales del Santuari de la Trinitat.