Pare che la cripta di questa chiesa risalga all'XI secolo. Ad essa, afferma Melucco Vaccaro “si accede mediante due scalette poste al limite della navata centrale, che colmano il dislivello di m. 1.60 rispetto al piano di questa; la cripta rettangolare (misure interne m. 7.5 x 8.5) del tipo ad oratorio, era partita in quattro navatelle sostenute da nove colonne disposte su tre file di cui restano le basi [quadrate, cm. 45 di lato] e tre tori (a profilo semicircolare, lavorate in un solo pezzo, di diametro sup. cm.20)”. Risulta, secondo la stessa archeologa, di notevoli dimensioni, in rapporto agli altri elementi che caratterizzavano la pianta della chiesa. Frammenti delle colonnine lisce sono stati rinvenuti e (grazie a tre piattabande di mattoni per lato addossate alle pareti laterali) si sa che reggevano una copertura con volte a crociera. La pavimentazione più recente rinvenuta era di mattoni collocati di piatto e disposti a spina di pesce, mentre quella precedente era in cocciopesto, risalente all'XI secolo, di cui si sono trovati pochi frammenti. All'interno della cripta è stato rinvenuto un altare parallelepipedo, adibito a ossario, posto su un rialzo esteso a tutta la superficie dell'abside maggiore. Un'ultima evidenza è rappresentata da una serie di blocchi di pietra sovrapposti e lavorati su di un lato, posti di fronte alle scalette di ingresso, che paiono una struttura per sedersi. Un discorso a parte merita un capitello (databile tra la fine del XIII e la metà del XIV secolo) rinvenuto tra le fondamenta della chiesa di Santa Maria e Santo Stefano, che è stato riprodotto nelle ricostruzioni in 3D della cripta. Non si può affermare con certezza che appartenesse alle colonnine della cripta della chiesa in questione, ma gli archeologi ammettono che “potrebbe essere in teoria compatibile con uno dei nove basamenti” della nostra cripta (Cesare Caneschi nel volume curato da Tristano-Molinari).
A. MELUCCO VACCARO (a cura di), Arezzo. Il colle del Pionta, Il contributo archeologico alla storia del primitivo gruppo cattedrale, Arezzo, Provincia-Progetto Archeologia, 1991, pagg.52-54
C.TRISTANO, A.MOLINARI (a cura di), Arezzo: il Pionta. Fonti e materiali dall'età classica all'età moderna, Arezzo, Rotary Club, 2005, pag. 127 e segg., pagg. 143-144