Nella prima metà del secondo secolo, in conseguenza di varie concessioni e donazioni, i cristiani presero a seppellire i loro morti sottoterra. Ebbero così inizio le catacombe. Molte di esse sorsero e si svilupparono attorno a dei sepolcri di famiglia, i cui proprietari, neoconvertiti, non li riservarono soltanto alla famiglia, ma li apersero anche ai loro fratelli nella fede. Col passare del tempo le aree funerarie si allargarono, talvolta per iniziativa della Chiesa stessa. Tipico è il caso delle catacombe di San Callisto: la Chiesa ne assunse direttamente l'organizzazione e l'amministrazione, a carattere comunitario.

Con l'editto di Milano, promulgato dagli imperatori Costantino e Licinio nel febbraio del 313, i cristiani non furono più perseguitati. Potevano liberamente professare la fede, costruire luoghi di culto e chiese dentro e fuori le mura della città, e comperare lotti di terreno senza pericolo di confische. Tuttavia le catacombe continuarono a funzionare come cimiteri regolari fino all'inizio del quinto secolo, quando la Chiesa ritornò a seppellire esclusivamente sopratterra o nelle basiliche dedicate a martiri importanti.

Quando i barbari (Goti e Longobardi) invasero l'Italia e scesero a Roma, vi distrussero sistematicamente molti monumenti e saccheggiarono molti luoghi, incluse le catacombe. Impotenti di fronte a tali ripetute devastazioni, verso la fine dell'ottavo e l'inizio del nono secolo, i papi fecero trasferire le reliquie dei martiri e dei santi nelle chiese della città, per ragioni di sicurezza.

Una volta terminata la traslazione delle reliquie, le catacombe non furono più frequentate, anzi vennero totalmente abbandonate, ad eccezione di quelle di San Sebastiano, San Lorenzo e San Pancrazio. Col passare del tempo, frane e vegetazione ostruirono e nascosero le entrate delle altre catacombe, tanto che se ne persero perfino le tracce. Per tutto il tardo Medioevo non si sapeva neppure dove fossero.

L'esplorazione e lo studio scientifico delle catacombe iniziarono, secoli dopo, con Antonio Bosio (1575-1629), soprannominato il "Colombo della Roma sotterranea". Nel secolo scorso l'esplorazione sistematica delle catacombe, e in particolare di quelle di San Callisto, venne eseguita da Giovanni Battista de Rossi (1822-1894), che è considerato il fondatore e padre della Archeologia Cristiana.

Le catacombe sono formate da gallerie sotterranee, tanto da sembrare dei veri labirinti e possono raggiungere complessivamente molti chilometri. Sulle pareti tufacee di questo intricato sistema di gallerie vennero scavate file di nicchie rettangolari, chiamate loculi, di varie dimensioni, che potevano contenere un solo cadavere, ma non era infrequente il caso che contenessero i corpi di due e talvolta di più persone. La sepoltura dei primi cristiani era estremamente semplice e povera. Sull'esempio di Cristo, i cadaveri venivano avvolti in un lenzuolo o sindone, senza la cassa. I loculi venivano poi chiusi con lastre di marmo, o nella maggior parte dei casi, con tegole fissate con malta. Sulla lastra veniva talvolta scritto il nome del defunto, con un simbolo cristiano o l'augurio di pace nel cielo. Frequentemente accanto alle tombe venivano poste lucernette ad olio o vasetti con profumi.

Per la loro sistemazione in file soprapposte le une sulle altre, le tombe davano l'idea di un vasto dormitorio, chiamato cimitero, termine di origine greca che significa "luogo di riposo". In questo modo i cristiani volevano affermare la loro fede nella risurrezione dei corpi. Oltre ai loculi c'erano altri tipi di tombe: l'arcosolio, il sarcofago, la forma, il cubicolo e la cripta.

L'arcosolio, una tomba tipica del terzo e quarto secolo, è una nicchia molto più grande, con un arco sovrastante. La lastra di marmo era posta orizzontalmente. Generalmente l'arcosolio serviva come tomba per un'intera famiglia.

Il sarcofago è una cassa di pietra o marmo, di solito ornata con sculture in rilievo o con iscrizioni.

La forma è una tomba scavata nel pavimento delle cripte, dei cubicoli o delle gallerie. Si trovano in gran numero vicino alle tombe dei martiri.

I cubicoli, (il termine significa "camere"), erano piccole stanze, vere tombe di famiglia con una capacità di vari loculi. L'uso di una tomba di famiglia non era un privilegio riservato ai ricchi. I cubicoli e gli arcosoli erano frequentemente decorati con affreschi che riprendevano scene bibliche e che riproducevano i temi del Battesimo, dell'Eucaristia e della Risurrezione, simboleggiata nel ciclo di Giona.

La cripta è una stanza più grande. Al tempo del papa San Damaso molte tombe dei martiri furono trasformate in cripte, cioè in piccole chiese sotterranee, abbellite da pitture, mosaici o altre decorazioni.

Le catacombe furono il lavoro esclusivo di un'associazione specializzata di lavoratori chiamati "fossori". Essi scavavano una galleria dopo l'altra alla fievole luce delle loro lampade e per trasportare la terra in superficie si servivano di cesti o sacchi fatti passare anche attraverso i lucernari, che erano stati aperti nella volta del tetto delle cripte, dei cubicoli o lungo le gallerie. I lucernari erano grandi pozzi che raggiungevano la superficie. Quando il lavoro di scavo era terminato, i lucernari rimanevano aperti per l'aria e la luce, come condotti di ventilazione e mezzi di illuminazione.