Il sito della chiesa di S. Simplicio corrisponde in antico a una porzione della necropoli punica e romana di Olbia. Studi archeologici suggeriscono che nel sottosuolo della chiesa si possa celare un precedente luogo di culto dedicato alla dea Cerere. La chiesa romanica di San Simplicio, ex cattedrale del giudicato di Gallura, risultava ubicata nettamente al di fuori del perimetro urbano della città medievale, il cui nome era Civita. Nel 304 d.C. Simplicio, vescovo di Fausania all’epoca delle persecuzioni di Diocleziano sarebbe stato martirizzato, secondo la tradizione, nel luogo dove poi, tra il 594 e il 611, sarebbe sorta la prima chiesa paleocristiana, dedicata al suo nome. La sua costruzione iniziò verso la fine dell’anno 1000 e fu portata a termine in fasi successive nella prima metà del XII secolo.
Lo stile della chiesa è romanico con influenze pisane commiste a forme lombarde. La chiesa misura 14 m x 31 x 2,5 compresa l’abside semicircolare, ed è costruita in granito gallurese; la pianta è longitudinale tripartita con file di pilastri che si alternano a colonne, la copertura della navata centrale è a capriate lignee, e volte a botte nelle navatelle laterali in parte con mattoni cotti. Nel presbiterio si trova l’antica statua di San Simplicio a mezzo busto con reliquiario ricavato in una nicchia del retro. Nell’abside si conservano due affreschi, raffiguranti San Simplicio e San Vittore.
All’esterno la facciata è tripartita da due lesene e rispecchia la divisione interna in tre navate. Nel frontone spicca la grande trifora, con le tre luci inserite entro un’ampia arcata e distinte da due colonnine in marmo. Un bassorilievo rappresentante forse San Gavino a cavallo (sotto gli archetti del lato sinistro della facciata) sembra avvalorare l’ipotesi secondo cui parteciparono alla costruzione di San Simplicio le maestranze di San Gavino di Porto Torres, per lo stile del monumento e per la disposizione della facciata verso oriente anziché verso occidente.