Die prächtige Basilika, die dem Schutzheiligen der Stadt, dem Heiligen Demetrios, gewidmet ist, ist eine der wichtigsten frühchristlichen Kirchen in Thessaloniki. Anfangs wurde sie auf den Ruinen eines römischen Heilbads errichtet, wo der Tradition nach im Jahr 303 der Heilige verhaftet wurde und den Märtyrertod starb. Die erste Kirche war eine kleine Kapelle und wurde 303 errichtet. Der heilige Ort des Martyriums, die Krypta, befindet sich unter dem Querschiff und in den spätbyzantinischen Jahren war hier der Punkt, aus dem das heilige Myron des Heiligen ausströmte.
Der Lieferung nach hat das Wunder wirkende ausströmende Myron (daher wurde der Heiliger auch Myrovlit benannt) und der Ruhm des Heiligen als Schutzpatron, der Thessaloniki vor den jeweiligen Eroberern schützte, die geographischen Grenzen der Stadt überschritten und Millionen Pilger aus der ganzen Welt verehren ihn, indem sie seit 17 Jahrhunderten seinen Grab besuchen. In der Krypta gibt es eine Ausstellung mit Befunden vor allem aus der Basilika und den Ausgrabungen der naheliegenenden Umgebung der Krypta. Die Besucher können auch den Reliquienschrank mit den Reliquien des Heiligen Demetrios anbeten. Darüber hinaus können die Gläubigen, die Thessaloniki am 26. Oktober, nämlich am Tag, an dem der Namenstag des Heiligen Demetrios gefeiert wird, besuchen, die imposante Prozession der Reliquien und der Ikone des Heiligen gefolgt von den politischen und militärischen Führungskräften, den Führungskräften der Selbstverwaltung und natürlich von einer großen Anzahl von Gläubigern beobachten (25. Oktober).
1492-3 wurde die Kirche zu einer Moschee umgewandelt. Nach der Befreiung der Stadt im Jahr 1912 wurde sie wieder zu einer Kirche, beim großen Brand aber 1917, während dessen der größte Teil des historischen Zentrums der Stadt zerstört wurde, wurde die Kirche auch weitgehend zerstört. Die Renovierungsarbeiten haben bis 1948 gedauert. Es handelt sich um eine fünfschiffige Basilika mit einer Vorhalle und einem Querschiff, vielen Wandmalereien und Mosaiken und Marmordekoration, während an seiner südöstlichen Ecke die Kapelle des Heiligen Efthimios steht.
