Ο ναός του Αγ. Δημητρίου κτίστηκε στα ερείπια ρωμαϊκού λουτρού. Ο πρώτος ναός, ένα μικρό προσευκτήριο κτίστηκε μετά το 313. Τον 5ο αιώνα ο έπαρχος Λεόντιος έκτισε μεγάλη τρίκλιτη βασιλική, που κάηκε στα 626 - 34. Αμέσως μετά κτίστηκε η πεντάκλιτη βασιλική. Το 1493 μετατράπηκε σε τζαμί. Το 1912 αποδόθηκε πάλι στη χριστιανική λατρεία. Κάηκε στη μεγάλη πυρκαγιά του 1917 και ξαναλειτούργησε το 1949, αφού ολοκληρώθηκε η αναστήλωσή του. Στην κρύπτη του ναού οργανώθηκε η έκθεση αρχαιοτήτων που διασώθηκαν από την πυρκαγιά ή βρέθηκαν στις ανασκαφικές έρευνες. Το μνημείο λειτουργεί σήμερα ως ναός.

Ο ναός του Αγ. Δημητρίου είναι πεντάκλιτη βασιλική με νάρθηκα και εγκάρσιο κλίτος, με κρύπτη κάτω από το ιερό και το εγκάρσιο κλίτος και προσαρτημένο στη νοτιο - ανατολική γωνία της το παρεκκλήσι του Αγ. Ευθυμίου. Από την πυρκαγιά του 1917 διασώθηκαν λείψανα μόνο από τον λαμπρό γλυπτικό και ζωγραφικό (ψηφιδωτά, τοιχογραφίες) διάκοσμο του ναού, που αντιπροσωπεύουν τις διάφορες φάσεις της ιστορίας του.

Μετά την πυρκαγιά του 1917, άρχισαν οι αναστηλωτικές εργασίες που διακόπηκαν το 1938, ξανάρχισαν το 1946 και το μνημείο ξαναλειτούργησε το 1949. Στα πλαίσια των αναστηλωτικών εργασιών έγιναν διάφορες ανασκαφικές έρευνες στο ναό και στην κρύπτη μετά την πυρκαγιά του 1917 και στα 1946 - 1949.