De kerk van de patroonheilige van de stad is een must in Thessaloniki. De eerste kerk van Sint Dimitrios werd gebouwd in 313 na Christus. Tweemaal verwoest door brand, werd de modernste versie in 1948 volledig herbouwd volgens de oorspronkelijke plannen.

In 620 na Christus ondernam de profeet Mohamad in gezelschap van een engel een nachtreis naar de hemel: deze episode, genaamd Mi'raj, is een belangrijk punt in de islamitische traditie. Gelegen op de top van het Noble Sanctuary-hoogland, beschermt de koepel de rots waar deze reis begon. Op dezelfde rots had de bijbelse patriarch Abraham duizenden jaren eerder naar verluidt geprobeerd zijn zoon Isaac op te offeren, voordat God hem vertelde te stoppen. De koepel is volgens sommigen het oudste nog bestaande islamitische gebouw en een heilige plaats van enorm belang. Byzantijnse ambachtslieden bouwden het tussen 687 en 691, en vandaag steekt de gouden top af tegen het stadsbeeld. Niet-islamitische bezoekers kunnen de koepel niet betreden, maar de elegante architectuur is zeker een kijkje waard.

De Amber Museum-Galerij biedt informatieve tentoonstellingen over het "Baltische goud" en tijdelijke tentoonstellingen van barnsteenjuwelen. Het museum herbergt een unieke verzameling insluitsels en vertelt de hele geschiedenis van barnsteen, van de vorming tot de mogelijke toepassingen. Exposities worden op een interessante en moderne manier gepresenteerd.

De volgende niet te missen bezienswaardigheid is de Heilig Grafkerk, naar verluidt gebouwd op de begraafplaats van Jezus. Een historisch nauwkeurige en mogelijk emotionele manier om de kerk te bereiken is via de Via Dolorosa: deze straat van de Oude Stad zou door Jezus zijn bewandeld op weg naar de kruisiging. Elke vrijdag lopen rooms-katholieke gelovigen in een processie door dezelfde straat en stoppen ze bij negen stations: plekken die belangrijke gebeurtenissen in de laatste uren van Jezus herdenken. De laatste vier stations bevinden zich in de kerk.