הקתדרלה הנוכחית של תסלוניקי מוקדשת לאגיוס גרגוריוס (Agios Gregos) הפאלמס (Palamas) והיא ממוקמת במרכז העיר, בצומת רחובות מטרופוליטן ואג'יאס סופיה. באותו מקום, התקיימה כנסייה לכבוד אגיוס דימיטריוס, שהיה המטרופולין של תסלוניקי במהלך הכיבוש העות'מאני. עם זאת, אנדרטה זו נהרסה לחלוטין ב ־ 1890 על ־ ידי אש גדולה שפגעה בחלקה של העיר אשר כיום מוקפת בלאדאדיקה, הים ורחובות ארמו ופבלוס מלס. כנסיית אגיוס גרגוריוס (Agios Gregos) נוסדה בשנת 1891 והושלמה ב-1914, עם עיצובים של האדריכל הידוע ארנסט זילר, אשר תוקנה לאחר מכן על ידי האדריכל פיונידיס זנופון, שהיה אחראי על יישום הפרויקט. ראוי לציין שלצד הכנסייה נבנתה בין השנים 1890 - 1893 בניין נאו-קלאסי שתוכנן גם על ידי צ'ילר, אשר אירח כיום את הקונסוליה הכללית של יוון והמוזיאון Makedonicu Agona.
הכנסייה של אגיוס גרגוריוס (Agios Gregos) היא ארכיטקטורה של האדריכלות הביזנטית; יש לה נתונים מורפולוגיים נאו-קלאסיים ונירו-רומאניים, בעקבות מגמת האקלקטיות שאפיינה את האדריכלות של תסלוניקי במאה ה-19. לנב יש צורה של צלב שווה צלעות, והוא מכוסה בכיפה גדולה, בעוד שארבעה מגדלי פעמון גבוהים ורזים כובשים את הפינות של הבניין. בתוך הבניין, אשר צויר במקור על ידי האמן קונסטנטינופול ניקולס קסאניס, שמורים השרידים של אגיוס גרגוריוס Palamas.