Склеп, представляющий собой почти квадратную в плане комнату (2,20 на 2,75 метра), находится под землей и вырыт в естественном грунте. К погребальной камере ведет узкий, длиной около 4 метров, дромос. Небольшая погребальная камера имеет прямоугольное основание и покрыта полуцилиндрическим сводом. Оштукатуренные стены, в которых имеются три ниши, и свод украшены фресковой живописью по сюжетам мифов о богине плодородия и земледелия Деметре.

Линия начала свода условно обозначена декоративным сухарным карнизом. Роспись карниза создает иллюзию его скульптурной рельефности. Вся поверхность стен до него оставлена в цвете штукатурки и не имеет росписи, подражающей кладке или облицовке стен. По обеим сторонам каждой ниши написаны лишь ветки винограда. Направо от входа изображена женская фигура Калипсо с наброшенным на голову в знак траура покрывалом. Слева от входа представлен обнаженный, но обутый в сандалии с крылышками бог Гермес, держащий в руке свой жезл — кадуцей. Гермес и Калипсо, как представляли греки, встречали души умерших у входа в Аид и провожали их в загробное царство под землей. Поэтому они изображены у входа в склеп Деметры.

Полукруглое поле стены (люнетка) над входом расписана изображением пышных ярких гирлянд, состоящих из скомбинированных с различными плодами (гранаты, груши, яблоки) растительных веток. Это должно было символизировать райскую обитель блаженных, в которую попадают души после смерти.

Противоположная люнетка занята изображением мифологической сцены увоза Персефоны, дочери богини Деметры, похитившим ее богом преисподней Плутоном. Все свободное пространство люнетки, не занятое фигурами, заполнено, как и на потолке, разбросанными лепестками и листьями.

В колеснице, запряженной четверкой коней, стоит придерживающий маленькую куклообразную фигурку Персефоны полуобнаженный Плутон. Над лошадьми видна миниатюрная фигурка парящего в воздухе возничего, держащего в одной руке поводья, в другой — кнут. Внешность Плутона имеет восточные черты: лицо обрамлено сливающейся с пышной курчавой шевелюрой густой окладистой бородой.

Сводчатый потолок склепа Деметры украшен изображением перехваченных лентой плодов, пучков маков, растительных гирлянд и сидящих на них птиц. В центральной части свода находится окаймленный венком круглый медальон. Внутри него на голубоватом темнооливковом фоне написано погрудное изображение богини Деметры. Пышные каштановые волосы окаймляют строгое лицо богини и падают на ее плечи. Шея Деметры охвачена золотым ожерельем, ниже видна часть покрывающего плечи и грудь синего хитона. Сжатые губы, широко открытые скорбные глаза, устремленный вдаль взор убедительно и с большой экспрессией передают душевное состояние матери, бродящей в поисках дочери и напряженно вглядывающейся вдаль.

Изображение Деметры — исполненной чувством потери матери, страдающей, но не примирившейся со своей потерей — ставят роспись склепа в ряд лучших образцов древнегреческой живописи. Высокое мастерство, с которым написано изображение богини Деметры, подтверждает существование в Пантикапее живописцев-портретистов. Вероятно, в этом жанре там работали художники, вполне владевшие лучшими традициями эллинистического искусства, что нашло свое отражение и в работе мастера, писавшего портрет богини.

Картина увоза Персефоны выполнена в ином стиле. Здесь наблюдаются значительная обобщенность и плоскостность фигур, стремление к геометризации форм, несоблюдение пропорций и, как следствие этого, анатомические неправильности. Вместе с тем художник старается тщательно передать некоторые детали, которыми он как бы желает подчеркнуть реальность изображенных образов и предметов (таковы кнут и поводья в руках возничего, узоры на колеснице и другие детали).

Картина выполнена мастером, у которого античные греческие приемы живописи уже в значительной мере переработаны в духе боспорского искусства, формировавшегося под все более усиливавшимся влиянием местных вкусов. Так происходило, впрочем, всюду, где античный греко-римский мир тесно соприкасался с варварскими обществами.

Культ богини Деметры был одним из самых почитаемых в Боспорском царстве. В склепе были похоронены жрицы этой богини. Первые захоронения в нем совершены еще до середины I века нашей эры. Предположительно, в конце того же столетия при повторном использовании склепа прах ранее погребенных людей был изъят из саркофагов и сложен в преддверие гробницы, а в саркофаги были помещены тела других умерших. Вместе с ними в склепе появилась повешенная на одной из стен лошадиная уздечка.

Склеп Деметры, как одно из немногих исключений, был открыт неразграбленным. Вдоль боковых стен стояли деревянные саркофаги. Возле восточного саркофага найдены синий с белыми пятнами стеклянный сосуд, украшенный рельефными орнаментами (произведение сидонской фабрики в Сирии), а также высокий бронзовый канделябр и лежавшая рядом с ним серебряная раковина. Под самим саркофагом обнаружены два золотых перстня. Возле западного саркофага были найдены золотые дутые бусы, две золотые бляшки, воспроизводящие монеты начала I века нашей эры, погребальный золотой лавровый венок, а также сосуд из бледно-зеленого стекла с рельефными украшениями, подобный тому, что стоял с восточной стороны.

В начале XX столетия склеп Деметры был приобретен Археологической комиссией и стал считаться филиалом Керченского музея древностей, а с 1908 года стал открыт для посетителей. По свидетельству М.И. Ростовцева, автора описания гробницы того периода, «влажность в склепе оставалась постоянной, а краски сохраняли свою свежесть». Но уже в 1914 году в склепе было замечено появление повышенной влажности и шелушение красочного слоя.

В 1927 году, руководствуясь выступлениями участников Всесоюзной конференции археологов 1926 года об угрожающем состоянии росписей склепа, было принято решение ограничить доступ посетителей в гробницу. Проведенная в 1938 году комиссия обнаружила увеличение осыпей красочного слоя по сравнению с 1927 годом. Основными причинами продолжающегося разрушения были названы повышение влажности в склепе и отложение солей на штукатурке и красочном слое. Керченскому музею предложили вести постоянные наблюдения за влажностью в гробнице.

В годы Великой Отечественной войны местные жители использовали склеп Деметры как бомбоубежище, установив в нем печь и пробив в потолке дромоса отверстие для трубы. Из-за этого сохранившаяся часть живописи оказалась покрыта слоем копоти.

В послевоенные годы проводилась реставрация, и предпринимались попытки осушить склеп. Но ни один из проектов по спасению склепа так и не был осуществлен. В 1970 годах строительство рядом со склепом жилого микрорайона резко ухудшило состояние памятника. В склеп стали поступать грунтовые воды. В 1980-1990 годах их уровень в погребальной камере колебался от 50 до 90 сантиметров. Благодаря усилиям созданного в Керчи в середине 1990 годов благотворительного фонда «Деметра» весной 2001 года был проведен дренаж и ряд других работ, направленных на осушение склепа и спасение сохранившихся фрагментов живописи. Эти работы продолжаются и в настоящее время.

 Адрес: 1-я Продольная ул., 23, Керчь, Крым