Η Ροτόντα ανήκει στα περίκεντρα οικοδομήματα και το ονομά της οφείλεται στο σχήμα της. Κτίστηκε στα χρόνια του καίσαρα Γαλερίου γύρω στα 306 μ.Χ. ως ναός του Δία ή του Κάβειρου και κατ’ άλλους ως Μαυσωλείο του Γαλερίου. Η θέση της βρίσκεται στον άξονα της μνημειώδους οδού που συνδέει τη θριαμβική αψίδα του Γαλερίου με το ανακτορικό συγκρότημα στα νότια.
Στα τελη του 4ου αιωνα οι χριστιανοί μετέτρεψαν το κτίριο σε χριστιανικό ναό, αφού επέφεραν τις αναγκαίες αλλαγές και διαρρυθμίσει, και τον αφιέρωσαν στους Αγίους Ασωμάτους.
Το αρχικό κτίριο, έχει διάμετρο 24,5 μ. Οι τοίχοι του έχουν 6,30 μ. πάχος και διασπώνται εσωτερικά σε οκτώ ορθογώνιες κόγχες, από τις οποίες η νότια ήταν η κύρια είσοδος. Γιγαντιαίος τρούλος από οπτόπλινθους, που φθάνει σε ύψος τα 30 μ., στεγάζει το κτίριο, ο οποίος εξωτερικά δεν είναι ορατός λόγω του περιμετρικού κυλινδρικού τοίχου.
Οι χριστιανοί διάνοιξαν και διεύρυναν την ανατολική κόγχη, κατασκευάζοντας ιερό βήμα, ενώ γύρω από το κτίριο προσέθεσαν περιμετρική στοά, αφού άνοιξαν και τις υπόλοιπες κόγχες για καλύτερη επικοινωνία. Η στοά αυτή σήμερα δε σώζεται. Την ίδια εποχή διακοσμήθηκε ο ναός με ψηφιδωτά.
Σεισμοί κατέστρεψαν τμήμα του μνημείου και την αψίδα του ιερού, η οποία μετά την αποκατάστασή της ενισχύθηκε με δύο αντηρίδες και διακοσμήθηκε με την τοιχογραφία της Ανα¬λήψεων (9ος αιώνας]. Το 1590/1 μετατράπηκε σε τζαμί από τον σεΐχη Σουλεϊμάν Χορτατζή Εφέντη, ο οποίος και έδωσε το όνομα του στο νέο τζαμί, και του οποίου ο τάφος βρίσκεται όπισθεν του ιερού.
Οι σεισμοί που έπληξαν την πόλη της Θεσσαλονίκης το 1978, προξένησαν σοβαρές βλάβες στο μνημείο. Οι αναστηλωτικές εργασίες απαίτησαν μεγάλες επεμβάσεις στο κτίριο και το διάκοσμό του, το μεγαλύτερο μέρος των οποίων έχει περατωθεί.