Ο ναός της Παναγίας των Χαλκέων βρίσκεται στο κέντρο της εντός των τειχών πόλης, αμέσως βόρεια της άλλοτε βυζαντινής Λεωφόρου. Σύμφωνα με την κτητορική επιγραφή στο μαρμάρινο υπέρθυρο της δυτικής εισόδου ο ναός κτίστηκε στα 1028 από τον αξιωματούχο Χριστόφορο Πρωτοσπαθάριο και κατεπάνω Λαγουβαρδίας. Ανήκει στον τύπο του σύνθετου τετρακιόνιου σταυροειδούς εγγεγραμμένου με διώροφο νάρθηκα στα δυτικά. Είναι κτισμένος αποκλειστικά με πλίνθους, στο κόκκινο χρώμα των οποίων οφείλεται και η ονομασία «Κόκκινη εκκλησιά». Στον βόρειο τοίχο διαμορφώνεται αρκοσόλιο που αποδίδεται στον τάφο του κτήτορα.
Ο ναός διαθέτει αρχιτεκτονικά γλυπτά (κιονόκρανα, γείσα, κοσμήτες) που κατασκευάστηκαν ειδικά για αυτόν και κοσμούνται με εξώγλυφους και έγγλυφους πυροστρόβιλους, σταυρούς, ρόδακες κ.ά. Στο εσωτερικό διατηρούνται σε μεγάλη έκταση τοιχογραφίες του 11ου αι., σύγχρονες με την ανέγερση του ναού, όπως προκύπτει από γραπτή επιγραφή στην καμάρα του ιερού βήματος. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχει η παράσταση της Ανάληψης στον τρούλο, όπως στην Αγία Σοφία Θεσσαλονίκης, και η Δευτέρα παρουσία στον νάρθηκα. Οίκοι του Ακάθιστου Ύμνου του 14ου αι. σώζονται στον δυτικό τοίχο του κυρίως ναού, ενώ οι τοιχογραφίες του 12ου αι. που υπήρχαν στον νάρθηκα έχουν απωλεσθεί. Εξωτερικά απολεπισμένη γραπτή ζωφόρος διέρχεται κάτω από τον κοσμήτη στη νότια πλευρά του μνημείου.
Στα χρόνια της οθωμανικής κυριαρχίας ο ναός μετατράπηκε σε τζαμί με το όνομα Kazancilar (Καζαντζιλάρ) τζαμί (= τζαμί των Χαλκωματάδων). Η επαγγελματική παράδοση επεξεργασίας και πώλησης χάλκινων ειδών στην περιοχή διατηρείται ως τις μέρες μας. Η ταύτιση του ναού είχε απασχολήσει από παλιά την έρευνα: έχει προταθεί η ταύτιση με την Καμαριώτισσα, την Καταφυγή και με το καθολικό της Μονής Περιβλέπτου, πρόταση που πρόσφατα επαναδιατυπώθηκε.
Ο ναός συγκαταλέγεται στον κατάλογο μνημείων παγκόσμιας κληρονομιάς της UNESCO (Paleochristian and Byzantine Monuments of Thessalonika). Μετά τους σεισμούς του 1978 πραγματοποιήθηκαν εργασίες στερέωσης του μνημείου και συντήρησης των τοιχογραφιών του.
