Ο Ναός του Αγίου Δημητρίου βρίσκεται στο κέντρο της παλιάς πόλης της Θεσσαλονίκης -βορειοανατολικά της Αρχαίας Αγοράς- επί της οδού Αγίου Δημητρίου.
Είναι χτισμένος σε σχήμα πεντάκλιτης βασιλικής, ελληνιστικού τύπου με νάρθηκα, εγκάρσιο κλίτος (λειτουργεί ως μουσειακός χώρος), με κρύπτη κάτω από το ιερό και προσαρτημένο στη νοτιοανατολική γωνία του το παρεκκλήσι του Αγίου Ευθυμίου.