Στη θέση της αρχαίας πόλης Παγασαί-Δημητριάς συνέχιζε να ζει η παλαιοχριστιανική Δημητριάδα, περιορισμένη στην περιοχή κυρίως του βόρειου λιμανιού, ανάμεσα στη θέση Μπουρμπουλήθρα και Πευκάκια. Κάποια σύμπτυξη της αρχαίας πόλης είχε φαίνεται συντελεστεί από τη ρωμαϊκή κιόλας εποχή.

Στον βόρειο συνοικισμό, που αναπτύχθηκε γύρω από το βόρειο λιμάνι, αποκαλύφθηκε η παλαιοχριστιανική βασιλική Α΄ της Δαμοκρατίας. Γνωστή από παλιά άρχισε να ανασκάπτεται συστηματικά από γερμανούς αρχαιολόγους με επικεφαλής τον καθηγητή VI. Milojcic στα 1969. Η ανασκαφή ολοκληρώθηκε το 1972. Δημοσιεύτηκε από τον Peter Marzolff. Πέντε οικοδομικές περίοδοι αναγνωρίστηκαν στη βασιλική. Στην πρώτη περίοδο ήταν τρίκλιτη μικρών διαστάσεων. Από τη δεύτερη ως την τελευταία περίοδο η βασιλική επιμηκύνθηκε, προστέθηκαν νάρθηκας και αίθριο και στη συνέχεια βαπτιστήριο στη βόρεια πλευρά και προκτίσματα δυτικά του αιθρίου. Η πρώτη φάση χρονολογείται γύρω στα 400, ενώ οι άλλες τέσσερις στους δύο επόμενους αιώνες, ως τα τέλη του 6ου αι., οπότε σύμφωνα με τα στοιχεία της ανασκαφής τοποθετείται η οριστική παρακμή του μνημείου. Για το χτίσιμο της βασιλικής χρησιμοποιήθηκε οικοδομικό υλικό από τα μνημεία της ελληνιστικής πόλης. Αξιοσημείωτο είναι ότι το βαπτιστήριο ήταν σχεδόν αποκλειστικά κτισμένο με τέτοιο υλικό.

Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει ο εσωτερικός διάκοσμος της βασιλικής. Σώζονται σε αρκετά καλή κατάσταση τα ψηφιδωτά που κοσμούσαν τα δάπεδα όλων σχεδόν των χώρων της. Σώθηκαν, επίσης, τοιχογραφίες που κάλυπταν τους τοίχους του κυρίως ναού, του βαπτιστηρίου και των στοών του αιθρίου. Τα θέματα των ψηφιδωτών δαπέδων, όπως και οι χώροι της βασιλικής ανήκουν σε διάφορες φάσεις και είναι τα πιο πολλά γεωμετρικά. Η βασιλική πήρε το όνομά της από τη δωρήτρια των ψηφιδωτών του κυρίως ναού και του νάρθηκα, που όπως αναφέρει η επιγραφή ήταν η «ΔΑΜΟΚΡΑΤΙΑ Η ΛΑΜΠΡΟΤΑΤΗ».

Αποκαλύφθηκαν τοιχογραφίες με απεικονίσεις τοπίων. Σε μια ομάδα τοιχογραφιών παριστάνεται κιονοστοιχία και ανάμεσα στους κίονες μίμηση πλούσιας πολύχρωμης ορθομαρμάρωσης και τεχνικής opus sectile, διάκοσμος συνήθης στην παλαιοχριστιανική εποχή. Το μεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι παραστάσεις μιας άλλης ομάδας τοιχογραφιών από το αίθριο της βασιλικής, όπου εικονίζονται μια μεγάλη πόλη (η Ιερουσαλήμ ή η Βηθλεέμ) και τοπία με δένδρα, που συνοδεύονται από επιγραφές - αναφορές σε βιβλικά κείμενα. Αποκαλύφθηκαν και τοιχογραφίες με απεικονίσεις τοπίων.

Στα δυτικά της βασιλικής Α΄ αποκαλύφθηκε κοσμικό αψιδωτό κτήριο με ψηφιδωτό δάπεδο. Η μεγάλη ομοιότητα του ψηφιδωτού αυτού με εκείνο του κεντρικού κλίτους της βασιλικής Α΄ μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι τα δύο κτήρια είναι σύγχρονα. Πρόκειται, ίσως, για οικία της ίδιας της Δαμοκρατίας, που ήταν ο χορηγός του ψηφιδωτού της βασιλικής. Και άλλα κτήρια με ψηφιδωτά δάπεδα έχουν εντοπισθεί στη γύρω περιοχή, χωρίς να έχουν ακόμη αποκαλυφθεί. Στα νότια της βασιλικής της Δαμοκρατίας εντοπίστηκε μικρό λουτρικό κτίσμα. Φαίνεται ότι η συνοικία του βόρειου λιμανιού ήταν το κέντρο της ρωμαϊκής και παλαιοχριστιανικής πόλης.

Ένας δεύτερος οικισμός υπήρχε ίσως στην περιοχή του νότιου λιμανιού, όπου βρίσκεται η Κοιμητηριακή βασιλική Β΄. Αποκαλύφθηκε εν μέρει από τον Δ. Θεοχάρη το 1961. Η ανασκαφή συνεχίστηκε το 1972 από τον Milojcic, χωρίς να ολοκληρωθεί. Είναι τρίκλιτη βασιλική με νάρθηκα και προσκτίσματα. Στο κέντρο του νότιου τοίχου ανοίγεται μικρή κόγχη. Αρχιτεκτονικά μέλη αποκαλύφθηκαν στον χώρο του πρεσβυτερίου, το δάπεδο του οποίου ήταν στρωμένο με ψηφιδωτό. Στην επιγραφή του ψηφιδωτού αναφέρονται έξι πρόσωπα που δαπάνησαν για το ψηφιδωτό, μεταξύ των οποίων και ο ΟΝΗΣΙΜΟΣ. Τα κλίτη ήταν στρωμένα με πήλινες πλάκες. Η βασιλική χρονολογείται με βάση τα ευρήματα και κυρίως νομίσματα στα τέλη του 4ου αι. μ.Χ.

Στην Κοιμητηριακή βασιλική βρέθηκαν επιγραφές ταφικές, χαραγμένες σε προγενέστερες αετωματικές στήλες, που στο κείμενό τους αναγράφεται η γνωστή απειλή κατά των πιθανών συλητών των τάφων.

Τα νεκροταφεία της ελληνιστική πόλης εκτείνονται σε δύο κυρίως περιοχές. Η πιο εκτεταμένη αρχίζει από τα νότια, συνεχίζεται στην N.Α. πλαγιά του λόφου του Προφήτη Ηλία και φθάνει προς τα ανατολικά, ως τη θέση Παλιά Καλύβια Αλυκών, κάτω από τον πρώτο μεγάλο πύργο του τείχους. Η δεύτερη αποτελεί το βόρειο νεκροταφείο και βρίσκεται στην περιοχή της Μπουρμπουλήθρας. Οι δύο αυτοί χώροι εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται στα ρωμαϊκά και παλαιοχριστιανικά χρόνια, επειδή, όμως, η πόλη είχε συρρικνωθεί, αποκαλύπτονται τάφοι μέσα στην πόλη σε διάφορα σημεία, όπως πάνω στον λόφο του ανακτόρου στα Πευκάκια, βόρεια του θεάτρου και αλλού.