Im Nordosten der Oberstadt liegt in der Theotokopoúlou-Straße eine wichtige Anlage aus dem 12./13. Jh., ein byzantinisches Bad, das bis 1940 in Betrieb war und seit 1988 Teil des UNESCO-Weltkulturerbes ist.
Das Bad liegt in der Nähe der Taxiárches-Kirche „unweit nördlich der Zisterne“, einer einst mit einem Tonnengewölbe gedeckten Anlage zur Wasserversorgung, und „bestand ursprünglich aus Frigidarium (Kaltbad), Tepidarium und Caldarium“. Es war eine Badeanlage, die sowohl von Männern als auch von Frauen benutzt wurde. Öffentliche Badeanlagen sind seit der Antike bekannt und Bestandteil der Infrastruktur griechisch-römischer Stadtanlagen. Sie waren „Zentren der Erholung, des gesellschaftlichen Umgangs und der Zivilisation“ und damit ein wichtiges Erkennungsmerkmal städtischen Zusammenlebens gegenüber dem dörflichen Leben in der griechisch-römischen Welt. Sie wurden über die Spätantike bis in das Mittelalter weiter tradiert und waren somit auch ein wichtiger Bestandteil der byzantinischen Stadt – genauso übrigens wie die Zisternen. Daher ist das byzantinische Bad in Thessaloniki ein wichtiger Zeitzeuge der Stadtgeschichte und seine gründliche Restaurierung ist zu begrüßen, die den Bau in neuem Glanz erstrahlen lässt. Die Bauforschungen ergaben, dass zwar einige Veränderungen im Laufe der Jahrhunderte vorgenommen wurden, die Raumgliederung aber beibehalten wurde. Ein Blick auf den Grundriss der Anlage zeigt dies deutlich: Während im östlichen Teil des Bades Wasserreservoir und Heizbereich untergebracht waren, waren der Mittelteil dem Caldarium, das die Byzantiner „Ενδότερος Θόλος“ nannten, und der Westteil dem Tepidarium vorbehalten.
Ganz im Westen lagen schließlich die Umkleideräume, „apodyteria“ genannt. Auch ein Blick auf das fein gefügte Außenmauerwerk mit sorgfältig geschichteten Ziegeln, einer weiteren bogenförmigen Gliederung in den äußeren Abschnitten und einer Triforiengliederung in der Mitte, die zudem auf kleinen, in das Mauerwerk eingelassene Säulchen ruht, lässt die Einteilung des Gebäudes sofort erkennen. Die nebeneinander liegenden tonnengewölbten Abschnitte sind im Mittelteil mit verschiedenen Kuppeln überdeckt. Zum einen mit einer niedrigeren halbkugeligen Kuppel, zum anderen mit einer hohen Kuppel, deren achtseitiger Tambour mit insgesamt acht Fenstern ausgestattet ist und somit die Kuppelform byzantinischer Kirchen nachahmt und zudem Licht in den Innenraum strömen lässt. Insgesamt orientiert sich der Außenbau in gewisser Weise an der Architektur byzantinischer Kirchenbauten und hebt somit die Bedeutung dieses Baukörpers im städtischen Gefüge Thessalonikis besonders hervor. Im Inneren „ruhen (die Fußböden) auf den kleinen Pfeilern der Hypokausten, des niedrigen Warmluftraumes unter den Sälen“, wie die beiden Autorinnen E. Koukoutidou-Nikolaïdou und A. Tourta bemerken und anfügen: „Nördlich schließt an die beiden Säle ein Wasserbecken an. Darunter war die Heizung zum Erwärmen des Wassers installiert, das durch Tonrohre ins Bad floss. Zugleich wurde die entstehende Warmluft von hier durch die Hypokausten und ein System von Tonrohren in den Wänden geleitet, um die Baderäume zu beheizen.“
Diese Badeanlage entspricht genau den Beschreibungen des Nikephóros Chúmnos (ca. 1260-1327), der außerdem erwähnt, dass Thessaloniki „mehr Bäder (hatte) als seine Bevölkerung brauchte“, womit er offensichtlich zum Ausdruck bringen wollte, wie reich ausgestattet die byzantinische Stadt zur damaligen Zeit war. Die angedeuteten Veränderungen sind wohl im Wesentlichen zur Zeit der osmanischen Herrschaft, also nach 1430, vollzogen worden, als die Anlage in ein Frauen- und ein Männerbad getrennt wurde. Die in den Jahren 2007 bis 2013 vollzogenen Restaurierungsarbeiten wurden von Griechenland und der EU finanziert und fanden unter Aufsicht der zuständigen Ephorien statt.
