Ο Ιερός Ναός Αγίου Δημητρίου Χαλκιδική είναι ένα ξυλόστεγο κτίσμα, χωρίς θόλο, με διαστάσεις κάτοψης 43,58 μ. μήκος και 33 μ. πλάτος. Η ύπαρξη αιθρίου παραμένει άγνωστη. Η είσοδος στο Νάρθηκα γίνεται από δύο θύρες στο δυτικό τοίχο του ναού, που αντιστοιχούν στα εσωτερικά πλάγια , ενώ θύρες εισόδου υπάρχουν και στο βόρειο και νότιο τοίχο της βασιλικής. περνώντας από το τρίβηλο μπαίνουμε στον κυρίως ναό. Το τρίβηλο είναι ένα άνοιγμα στο κέντρο του νάρθηκα και σχηματίζεται από δύο κίονες από πράσινο θεσσαλικό μάρμαρο. Εσωτερικά χωρίζεται με τέσσερις σειρές μαρμάρινων κιονοστοιχιών σε πέντε κλίτη, ενώ ένα έκτο κλίτος διαμορφώνεται κάθετα στα προηγούμενα, όπου βρίσκονται η Αγία Τράπεζα και το Ιερό. Το μεσαίο κλίτος, πιο πλατύ από τα άλλα τέσσερα, υπερυψώνεται και κυριαρχεί σαν όγκος, ενώ τα πλάγια στεγάζονται κλιμακωτά με στέγες δίνοντας τη δυνατότητα να δημιουργηθούν πολύκλιτα παράθυρα στους πλάγιους τοίχους. Στο μεγαλύτερο μέρος του ναού, ιδιαίτερα στα κατώτατα τμήματα, διατηρείται η παλιά τοιχοποιία διαμορφωμένη από ανισόδομη αργολιθοδομή και πλινθοδομές που ακολουθούν τα τόξα των ανοιγμάτων, παραθύρων ή θυρών.