U kasnoj antici, posle pobede hrišćanstva, pristupilo se podizanju crkava posvećenih mučenicima stradalim za vreme progona. Crkve su dobili mučenici iz Sirmijuma, među kojima i Sveti Dimitrije. Prilikom kopanja temelja za Gradsku kafanu, u leto 1978. godine, otkriveni su ostaci trobrodne bazilike sa apsidom na istoku, ostacima svešteničkih sedišta i postolja oltara. Po svom unutrašnjem rasporedu crkva pripada grupi „ helenističkih “bazilika sa dužinom preko 20 metara i širinom broda oko 13 metara. Natpis o posveti crkve nije arheološki otkriven, premda, svi drugi detalji upćuju da se radi o Bazilici Sv. Dimitrija. Od trobrodne osnove prezentovana je samo apsida sa oltarskim delom.

Baziliku je izgradio prefekt Leontije između 426. i 441. godine, inače graditelj istoimene crkve u Solunu. Bazilika je svedok onog vremena kada je antička civilizacija na ovom tlu bila na izdisaju. Ona je izuzetan istorijski i duhovni spomenik koji su Sloveni zatekli u Sremu i čiju su tradiciju preuzeli i nastavili. Danas je Bazilika deo značajne arheološke ponude grada.