Świątynia jest określana jako kościół Dziewicy, a nawet jako Wielki Kościół Dziewicy, Matki Bożej, aż do XIV wieku. Wówczas to (w dokumencie z 1320 roku) nazwa Acheiropoietos pojawia się po raz pierwszy. Nazwa ta jest prawdopodobnie związana z ikoną Dziewicy w postawie błagalnej, która była przechowywana w kościele. Bizantyjskie źródła pisane podają również, że św. Demetrios był czczony razem z Dziewicą w kościele Acheiropoietos, co może wyjaśniać szczególną rolę kościoła w procesji ku czci patrona Salonik.
Po zdobyciu miasta przez Turków sułtan Murad II przekształcił kościół w muzułmański dom modlitwy, zwany Eski Camii, który pozostał oficjalnym tureckim meczetem przez cały okres panowania osmańskiego. O tureckim podboju przypomina inskrypcja na ósmej kolumnie od wschodu w północnej kolumnadzie kościoła.
Architektura i wystrój Kościół Acheiropoietos to trójnawowa bazylika z narteksem. Po jego zachodniej stronie zachowane są ślady eksonarteksu (otwarta część narteksu). Do eksonarteksu prawdopodobnie przylegało atrium, w miejscu którego znajduje się obecnie plac Makedonomachon. Dach kościoła posiada konstrukcję drewnianą, obecny jest niższy niż pierwotnie z powodu likwidacji świetlika nad nawą główną.