Посвећена заштитнику града, величанствена базилика Светог Димитрија једна је од најважнијих ранохришћанских цркава Солуна. Првобитно је изграђена на рушевинама римског купатила, месту где је, према предању, Свети Димитрије био затворен и мученички погинуо 303. године. Прва црква Светог Димитрија изграђена је после 313. године нове ере. Свето место мучеништва, Крипта, смештена испод трансепта цркве, у касним византијским годинама била је центар чудотворног смириносмашног стварања Светитељевог мира.
Чудесно миро које извире из гроба (зато је Светитељев надимак Мировитис) и његов углед заштитника који је својом Божанском интервенцијом штитио Солун од освајача, превазишао је географске границе града и милионе ходочасника широм света који долазе да одају почаст његовом гробу седамнаест векова. У крипти се налази изложба са налазима углавном из базилике и ископавања у крипти, која је доступна ходочасницима на месту мучеништва и функционише као музеј старина. Штавише, приступ сребрном реликвијару са моштима Светог Димитрија у цркви је бесплатан, док верници који буду у Солуну током дана прославе празника Светог Димитрија (26. октобра) могу 25. октобра да посматрају сугестивну литију Светитељеве лобање и моштију на градским улицама у пратњи чланова политичког и војног руководства, локалне самоуправе и наравно бројних верника хришћана.



Године 1492-3. претворена је у џамију. Након ослобођења града 1912. године, црква је поново отворена, али је 1917. године храм скоро уништен у великом пожару који је изгорео највећи део историјског центра Солуна. Црква у свом садашњем облику је петобродна базилика са нартексом и трансептом, коју карактерише богато сликарство, мозаик и мермерне декорације, док је у југоисточном углу додата капела Светог Ефтимија.











