Ο ναός του Αγίου Δημητρίου βρίσκεται στο κέντρο της πόλης, πολύ κοντά στη ρωμαϊκή αγορά, και είναι ένα από τα σημαντικότερα βυζαντινά μνημεία της Θεσσαλονίκης. Αρχικά ήταν ένας μικρός ναός, ο οποίος κτίστηκε σε ένα ρωμαϊκό λουτρό, στο σημείο που μαρτύρησε ο Άγιος Δημήτριος. Κατά το παρελθόν ο ναός έχει λεηλατηθεί αρκετές φορές (από τους Σαρακηνούς, τους Νορμανδούς, τους Τούρκους). Από το 1493 μέχρι το 1912 λειτούργησε ως τζαμί. Το 1917 καταστράφηκε σχεδόν ολοσχερώς από τη μεγάλη φωτιά που αφάνισε ένα σημαντικό τμήμα του κέντρου της Θεσσαλονίκης. Το 1988 ο ναός ανακηρύχθηκε Μνημείο Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς από την UNESCO. Στο υπόγειο του ναού υπάρχει κρύπτη, η οποία οδηγεί στο χώρο όπου φυλακίσθηκε και βασανίστηκε ο άγιος και είναι επισκέψιμη για το κοινό.