Ο Ναός του Αγίου Βασιλείου βρίσκεται μέσα στον οικοδομικό ιστό της Άρτας, στη συνοικία της αγοράς και λίγο βορειότερα από το ναό της Αγίας Θεοδώρας. Λόγω της θέσης του, αλλά και για να διακρίνεται από τον Άγιο Βασίλειο της Γέφυρας έλαβε το προσωνύμιο «της αγοράς».
Στον περίβολο του ναού ιδρύθηκε το 1662 ανώτερη Ελληνική Σχολή , η λεγόμενη και σχολή Μανωλάκη. Ονομάστηκε έτσι από τον ιδρυτή της, τον πλούσιο Καστοριανό γουνέμπορο, Φίλιππο Μανωλάκη. Η σχολή χτίστηκε με την προτροπή του πατριάρχη Ιεροσολήμων, Νεκταρίου και λειτούργησε ως το 1821 που κάηκε ο ναός. Σε αυτή δίδαξαν ονομαστοί λόγιοι της εποχής, όπως ο Σωφρόνιος Λειχούδης, ο Παΐσιος Μεταξάς και ο Γεράσιμος Παλλαδάς.
Το ναό μελέτησε και αναστήλωσε το 1936 ο Α. Ορλάνδος.

Χρονολόγηση: Σύμφωνα με τη νεώτερη έρευνα και λόγω των ομοιοτήτων που παρουσιάζει με βυζαντινά μνημεία της εποχής, ο ναός τοποθετείται χρονικά στα τέλη του 13ου αιώνα.

Αρχιτεκτονική: Ο ναός, διαστάσεων 9,38Χ4,08μ ήταν αρχικά μια μονόχωρη ξυλόστεγη βασιλική. Λίγο αργότερα, ίσως το 1300, προστέθηκαν στις μακριές πλευρές της πτέρυγες με τα παρεκκλήσια των αγίων Χρυσοστόμου και Γρηγορίου στις ανατολικές τους άκρες. Έτσι, το αρχικό απλό κτίσμα αποκτά μορφή τριμερούς διαίρεσης. Η αψίδα του κεντρικού, αρχικού χώρου είναι τρίπλευρη με αμβλείες τις πλευρές, ενώ η κόγχη του διακονικού διαμορφώνεται στο πάχος του τοίχου. Η στέγη είναι δίριχτη με το ανατολικό αέτωμα και τον δυτικό τοίχο να εξέχουν πάνω από το επίπεδό της. Η αρχιτεκτονική αυτή ιδιομορφία συναντάται σε μνημεία αυτής της εποχής όπως είναι ο ναός της Αγίας Θεοδώρας. Στη δυτική πλευρά του ναού υπήρχε παλαιότερα προστώο , πιθανόν ξυλόστεγο.

Οι πτέρυγες που πλαισιώνουν το ναό χωρίζονται με εγκάρσιους τοίχους σε τρεις χώρους. Οι μεσαίοι στεγάζονται με καμάρα και οι ακρινοί με χαμηλότερες μονόριχτες στέγες. Οι κόγχες τους στα ανατολικά είναι πεντάπλευρες και εμφανώς μικρότερες από την κεντρική.
Η είσοδος στην εκκλησία γίνεται από τα δυτικά, ενώ με θυραία ανοίγματα επιτυγχάνεται η επικοινωνία του κυρίως ναού με τα παρεκκλήσια στον εσωτερικό χώρο.

Εξωτερικός διάκοσμος: Η τοιχοδομία ακολουθεί το βυζαντινό πλινθοπερίκλειστο σύστημα (λαξευμένοι δόμοι που περιβάλλονται από πλίνθους) και φέρει πλούσια κεραμοπλαστική διακόσμηση, κυρίως στην ανατολική και βόρεια πλευρά. Πλίνθινες ζώνες με μαιάνδρους και ψαροκόκαλο εντοπίζονται στην ανατολική πλευρά. Οδοντωτές ταινίες και ζώνες με πολύχρωμα εφυαλωμένα πλακίδια κοσμούν τη βόρεια πλευρά. Εξαιρετικό είδος τέχνης αποτελούν και οι δύο πήλινες εφυαλωμένες εικόνες στον ανατολικό αέτωμα, έργα του 14ου αιώνα μ.Χ.. Έχουν διαστάσεις 39Χ42εκ και αποδίδουν τη Σταύρωση και τους τρεις Ιεράρχες.

Γλυπτός διάκοσμος: Περιορισμένος είναι ο γλυπτός διάκοσμος του ναού. Κορινθιακά κιονόκρανα κοσμούν τους κιονίσκους στα δίβολα παράθυρα που ανοίγονται στις μακριές πλευρές του κυρίως ναού. Στην ανατολική πλευρά του βορείου παρεκκλησίου υπάρχει εντοιχισμένο σε δεύτερη χρήση μαρμάρινο κιονόκρανο με ανάγλυφο σταυρό και φύλλα άκανθα. Πιθανώς, προέρχεται από κάποιο παλαιοχριστιανικό οικοδόμημα της περιοχής.

Ζωγραφικός διάκοσμος: Ο ναός κοσμείται εσωτερικά με πλούσιο εικονογραφικό πρόγραμμα που οργανώνεται σε τέσσερις ζώνες. Στην κόγχη του ιερού εικονίζεται η Αγία Πλατυτέρα και ιστορούνται ευαγγελικές σκηνές όπως αυτή της συνάντησης του Χριστού με τη Σαμαρείτιδα, της Ανάληψη και της Πεντηκοστής, αλλά και συμβολικές παραστάσεις, όπως η Αγγελική Λειτουργία. Στους τοίχους του ναού αποδίδονται θέματα αγίων, ολόσωμων ή σε μετάλλια και πολλές σκηνές από τον χριστολογικό κύκλο, τον κύκλο των παθών , τον βίο της ΠανΑγίας.
Οι τοιχογραφίες χρονολογούνται τον 17ο αιώνα, και φέρουν αρκετές φθορές. Η έκδηλη διάθεση για απόδοση φυσιοκρατικών χαρακτηριστικών και τα έντονα, ρεαλιστικά χαρακτηριστικά των προσώπων φανερώνουν επιρροές από τη Δύση.