Στον παράλιο οικισμό του Πανόρμου, 20 χλμ περίπου νότια της πόλης του Ρεθύμνου, βρίσκεται η μεγάλη παλαιοχριστιανική βασιλική. Σύμφωνα με την παράδοση είναι αφιερωμένη στην Αγία Σοφία και αυτό το όνομα έχει δοθεί σε ολόκληρη την ευρύτερη περιοχή γύρω από το ναό.

Η βασιλική χρονολογείται στον 5ο αιώνα, φαίνεται όμως να έχει άλλες δύο τουλάχιστον κατασκευαστικές περιόδους, μία στα μέσα του 6ου αιώνα και μια Τρίτη στα τέλη του ίδιου αιώνα. Καταστράφηκε βίαια, πιθανόν λόγω των αραβικών επιδρομών του 7ου αιώνα, όπως συμβαίνει και με άλλες βασιλικές την εποχή αυτή στην Κρήτη. Ωστόσο η εύρεση νομισμάτων του Λέοντα ΣΤ (886-912), καθώς και η χρήση μικρογράμματης γραφής σε επιγραφές πάνω σε πεσσούς και θωράκια, δηλώνουν τη χρήση του χώρου τουλάχιστον έως τον 9ο αιώνα.

Ο ναός ανεσκάφη από τους Κ. Καλοκύρη και Ν. Πλάτωνα μεταξύ του 1947-1955. Σύμφωνα με τους ανασκαφείς αποτελούσε την έδρα της επισκοπής Ελευθέρνης, η οποία μεταφέρθηκε μετά την καταστροφή της αρχαίας πόλης στο Πάνορμο.

Πρόκειται για μια τρίκλιτη ξυλόστεγη βασιλική με εγκάρσιο κλίτος, συνολικού μήκους 54 μ. και μέγιστου πλάτους 23 μ. Δυτικά έχει νάρθηκα και αίθριο, στο κέντρο του οποίου υπάρχει μεγάλη δεξαμενή και βόρεια και δυτικά προσκτίσματα. Ανατολικά απολήγει σε ημικυκλική αψίδα, που εσωτερικά διατηρεί ίχνη συνθρόνου. Στο νότιο παστοφόριο υπάρχει μεταγενέστερη κτιστή κατασκευή, η οποία θεωρείται κολυμβήθρα. Στο βόρειο παστοφόριο βρέθηκε επιμελημένη ταφή, που σύμφωνα με την επιγραφή ανήκε στον ψάλτη Θεόδωρο.

Τα τρία κλίτη του ναού χωρίζονταν μεταξύ τους με υψηλούς στυλοβάτες που έφεραν κίονες με κορινθιακού τύπου κιονόκρανα του 5ου - 6ου αιώνα. Πάνω τους στηρίζονταν οι ιωνικού τύπου κίονες του υπερώου. Τα δάπεδα των κλιτών ήταν πλακόστρωτα στο βόρειο και κεντρικό κλίτος και από συμπιλιτό χώμα στο νότιο.

Σχετικά με τα προσκτίσματα στα βόρεια και δυτικά η χρήση τους δεν είναι αρκετά ξεκάθαρη. Ταυτίζονται είτε με το χώρο του διακονικού, είτε με ένα πρώιμο βαπτιστήριο, το οποίο χρησιμοποιήθηκε πριν την κατασκευή της κολυμβήθρας στο νότιο παστοφόριο.

Από τα ευρήματα της ανασκαφής πρέπει να αναφέρουμε τα αξιόλογα μαρμάρινα και πώρινα αρχιτεκτονικά μέλη, όπως κίονες, κιονόκρανα, θωράκια κτλ. Βρέθηκαν ακόμα νομίσματα, μεγάλη ποσότητα κεραμικής, τεμάχια από γυάλινες κανδήλες κα.