В честь Святого Димитрия Солунского великомученика, на северо-востоке от амфитеатра древней Агоры в Салониках была построена пятинефная христианская базилика. Здание было возведено на развалинах городских бань римских эпох. Это было чудодейственное место, где люди получали исцеления от различных недугов. В пятом веке   Леонтий благодаря содействию Святого Димитрия,  избавился от своих болезней.

Воодушевившись этим событием,  епарх построил трехнефную базилику в честь Димитрия Мироточивого. В тоже время был построен киворий (усыпальница Святого Димитрия).

В начале седьмого столетия базилика подверглась пожару. Но, вскоре храм восстановили Леонтий с епископом города Салоники, удалось сохранить некоторые элементы прежней постройки, в результате получилась пятискатная базилика с ярусной комнатой, с нартексом, с поперечным нефом. Во время османского владычества базилика Святого Димитрия  была превращена в мечеть, которую нарекли Касымие-джами. Красивые фрески и мозаики были покрыты штукатуркой. Когда город вновь вернулся во владение Греции, в храме возобновились служения христианской религии, которые  проходят, и  по сей день.
В начале двадцатого столетия здание вновь подверглось пожару. После этого события последовала восстановительная работа. Остался после пожара фасад здания, мраморная облицовка на нем и разноцветная мраморная мозаика, также уцелели некоторые колонны, и южная аркада центрального нефа. Также сохранились одиннадцать мозаичных композиций мемориального характера.

Византийский период
В 303 году был заключен в темницу и замучен до смерти офицер римской армии – мученик Димитрий. На месте этой темницы в честь Святого Димитрия был возведен храм. Около века спустя епарх Леонтий построил трехнефную базилику. В 306 году на месте алтаря в церкви были погребены мощи святого (это выяснилось при строительстве церкви).
Из истории известно, что греческий город Салоники в 1185 году захватили норманны. Захватчики кощунственно осквернили место  захоронения Святого Димитрия и бессовестно ограбили храм.

Современное состояние
После пожара, который случился в  1917 году, во время восстановительных работ нашли вход в древний крипт. Также обнаружили сосуд с кровью Святого Димитрия.
Части стен и фрески этого древнего сооружения уцелели, храм восстановлен и входит в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.