Po zajęciu Salonik przez Turków świątynia została przekształcona w meczet, a nagrobek św. Dymitra został z niej usunięty. Obiektowi sakralnemu przywrócono pierwotną funkcję w 1912, gdy Saloniki po I wojnie bałkańskiej zostały przyłączone do Grecji. Pięć lat później podczas wielkiego pożaru miasta świątynia uległa niemal całkowitemu zniszczeniu, została jednak odrestaurowana w pierwotnej postaci. W 1949 została ponownie oddana do użytku liturgicznegoDescription. W latach 1946–1949 były w niej prowadzone prace wykopaliskowe.
W świątyni szczególnym kultem otaczane są relikwie św. Dymitra z Tesaloniki. Według prawosławnej tradycji od IX w. do momentu przekształcenia budynku w meczet nieustannie wydzielały one, w niewytłumaczalny sposób, wonny olej. Po 1912 zjawisko to miało powtarzać się tylko sporadycznie.
Architektura mały|wnętrze kościoła Świątynia jest pięcionawową bazyliką, z transeptem i przedsionkiem oraz przylegającą od południowego wschodu kaplicą św. Eutymiusza. Taką formę przybrała po odbudowie w VII w., gdyż pierwsza bazylika ufundowana przez Leoncjusza była mniejsza, z trzema nawami. Długość naw wynosi 43,58 m, szerokość budynku – 33 m.