La difficoltà di ricostruire le fasi architettoniche dell’edificio nasce dalla scarsità di fonti e documenti ad esso attribuibili con certezza. Una certa importanza rivestono alcuni disegni seicenteschi facenti parte della Defensio Sanctitatis Beati Luciferi. Secondo le didascalie, i disegni raffigurano una chiesa dedicata a san Lucifero, oggi scomparsa. Almeno uno di essi però, viste le similitudini con l’architettura reale è stato interpretato come raffigurante la chiesa di san Lussorio a Selargius. In quest’ultima la navata risulta stranamente decentrata rispetto all’ingresso principale e nel tentativo di spiegare questa particolarità sono state formulate diverse ipotesi. Secondo una di queste la chiesa sarebbe stata costruita inizialmente a tre navate. Questo troverebbe riscontro nella testimonianza diretta degli esperti mastri muratori, i picapedrers, che lavorarono al restauro effettuato nel 1600 per volere dell’arcivescovo di Cagliari D’Esquivel. A seguito di questi lavori la chiesa divenne ad unica navata. 

Secondo un’altra ipotesi invece essa potrebbe essere stata costruita inizialmente a due navate, forse dai monaci di San Vittore di Marsiglia, con la previsione di un ampliamento successivo mai realizzato.