Χτίστηκε το 313 μ.Χ, αρχικά ως ένα μικρό παρεκκλήσι, πάνω στα ερείπια ρωμαϊκών λουτρών. Δυο αιώνες αργότερα επανακατασκευάστηκε από τον επίσκοπο Λεόντιο και επεκτάθηκε σημαντικά. Στην μεγάλη πυρκαγιά του 1917 η εκκλησία κάηκε ολοσχερώς και ξαναχτίστηκε από την αρχή.

Είναι ο πιο σημαντικός ναός της πόλης και είναι αφιερωμένος στον Πολιούχο άγιο της πόλης. Κάτω από την εκκλησία, στο σημείο του ιερού, υπάρχουν κατακόμβες που αποτέλεσαν καταφύγιο των Χριστιανών κατά τους ρωμαϊκούς διωγμούς και το σημείο όπου μαρτύρησε ο Άγιος Δημήτριος.