Θολωτή, μονόκλιτη βασιλική, πλησίον της Πνύκας και του μνημείου του Φιλοπάππου. Το αρχικό οικοδόμημα ανάγεται τον 9ο αι. με πολλές παρεμβάσεις κατά την εποχή της Τουρκοκρατίας. Στους μακρούς τοίχους (βόρειο και νότιο) υπάρχουν δύο τυφλά τόξα και άλλα δύο εγκάρσια ενισχυτικά, ένα στο ι. Βήμα και ένα στην έξοδο, κατασκευασμένα για την στήριξη της πλακοσκέπαστης κυλινδρικής στέγης.
Η επέκτασή του ναού στα δυτικά έγινε μεταγενέστερα. Ο ναός αναστηλώθηκε το 1955 από τον αρχιτέκτονα Πικιώνη, ο οποίος κόσμησε τους εξωτερικούς τοίχους του ναού με γεωμετρικά σχέδια, που συντέθηκαν από κεραμικά και κομμάτια μάρμαρο. Κατά τη διάρκεια των εργασιών ήρθαν στο φως μεταβυζαντινές τοιχογραφίες, οι οποίες είτε ήταν φθαρμένες είτε έφεραν σημάδια βανδαλισμών. Ο καθαρισμός και η συντήρηση τους έγινε σχετικά πρόσφατα (1987-1992). Ένας αρχαίος κιονίσκος στηρίζει την Αγία Τράπεζα του ναού, ενώ δύο άλλοι βρίσκονται στον προαύλιο χώρο.
Σύμφωνα με την παράδοση, κατά τον εορτασμό της μνήμης του Αγίου Δημητρίου στις 25 Οκτωβρίου 1658, ο αγάς των Αθηνών Γιουσούφ σχεδίασε από τα Προπύλαια όπου κατοικούσε να ανατινάξει με «λουμπάρδα» (=μεγάλο πυροβόλο) την εκκλησία και το εκκλησίασμα που είχε συρρεύσει στην πανήγυρη. Λίγο πριν την εκτέλεση του σχεδίου ξέσπασε καταιγίδα και ένας κεραυνός έπεσε στην πυριτιδαποθήκη και στο πυροβολείο των Προπυλαίων, τα οποία τινάχτηκαν στον αέρα, με αποτέλεσμα να βρουν τον θάνατο ο αγάς, η οικογένεια του και οι πυροβολητές. Έκτοτε η εκκλησία ονομάστηκε Λουμπαρδιάρης (=βομβιστής).
Σύμφωνα με την παράδοση, εφημέριος του ναού χρημάτισε ο νεομάρτυρας Ραφαήλ (1454), ενώ εκεί τελούσε αγρυπνίες ο άγιος παπα -Νικόλας ο Πλανάς (1932) και εκκλησιαζόταν μετά την εκδίωξη του από την Αίγυπτο ο άγιος Νεκτάριος Πενταπόλεως .