Distrutta dai goti, insieme all’intera città, nel 541, la basilica venne ricostruita in due fasi fino al 630, quando l’immobile venne affidato ai benedettini. Nel 742 vi sarebbe avvenuto l’incontro tra papa Zaccaria e Liutprando, il re dei longobardi.Dalla metà del secolo VIII fino ai primi anni del XIII Terni conobbe un periodo di crisi e anche l’edificio ne risentì, diventando oggetto di saccheggi e spoliazioni.Solo nel 1605, per volontà del vescovo Giovanni Antonio Onorati, con l’assenso di papa Paolo V e i contributi finanziari del comune, venne condotta una campagna di scavi per la ricerca del corpo del santo martire, che venne alla luce il 21 di giugno.Il corpo venne portato prima in cattedrale, poi, visto il malcontento per la traslazione dal luogo in cui era stato ritrovato, si cominciò a ristrutturare la basilica, al fine di ricollocarvi le spoglie mortali di Valentino, restituendole al loro primitivo sepolcro. La basilica sarebbe stata affidata ai padri carmelitani scalzi.Il 22 luglio 1618 avvenne la solenne traslazione. Un decreto del 5 marzo 1644 sancì che il martire Valentino fosse il patrono principale di Terni.
