En una segunda fase, el centro del ábside fue dotado de una pila bautismal. El tema del pavo real, símbolo de la inmortalidad, destacaba en el pavimento musivo del octógono central. Los cimientos de la iglesia octogonal estaban construidas de piedra basáltica y de argamasas muy resistentes; en cambio, las superestructuras eran de grandes bloques blancos de caliza. Este vasto proyecto es probablemente atribuible a los cristianos de la Gentilidad, que por entonces habían alcanzado fortaleza suficiente para contrarrestar la supremacía de la vieja comunidad judeocristiana de Cafarnaún. Es sabido que las relaciones entre ambas ramas de la cristiandad no eran en verdad excelentes. Los Judeo-cristianos tropezaron a menudo con una fuerte oposición tanto de parte de los Judíos-ortodoxos, que los tenían por traidores, como de parte de los cristianos de la Gran Iglesia, que los consideraban herejes. A pesar de ello, éstos últimos no dudaron en conservar el carácter sagrado de bastantes santuarios judeo-cristianos. En el caso específico de Cafarnaún es sorprendente comprobar la estrecha relación o concatenación existente entre la enterrada domus- ecelesia y el octógono sobrepuesto.

En realidad, el plano octagonal de la nueva iglesia fue sugerido por un doble propósito: preservar el recinto sagrado del siglo cuarto y señalar la ubicación exacta de la casa de San Pedro, enterrada ya bajo el podium de la iglesia. ¿Cómo lograr ambas cosas? Construyendo el octógono central exactamente sobre las paredes truncadas de la venerada sala n. 1. Es cierto que los peregrinos no podían ya ver la venerada casa, sepultada bajo el pavimento musivo; pero la situación del octógono central transmitió con precisión su exacta ubicación. Un peregrino de Piacenza, que visitó Cafarnaún hacia el 570, escribió: "Item venimus in Capharnaum in domo beati Petri, quae est modo basilica" (Igualmente llegamos a Cafarnaún a la casa del bienaventurado Pedro, que actualmente es una basílica).