Κατά τον Ι. Τραυλό στα μέσα του 5ου αι. μ.Χ., ενώ κατ’ άλλους τον 6ο η 7ο αι., μετετράπη σε χριστιανική εκκλησία (μονόκλιτη βασιλική) ο αρχαίος δωρικός περίπτερος ναός του Ηφαίστου, ο γνωστός ως «Θησείο», που βρίσκεται δυτικά της Αρχαίας Αγοράς (κτίσθηκε στα 437-432 π.Χ.). Αφιερώθηκε στον στρατιωτικό άγιο Γεώργιο τον Τροπαιοφόρο.

Στην αρχαιότητα η είσοδος του ναού βρισκόταν ανατολικά, και, όπως οι περισσότεροι αρχαίοι ναοί, είχε στέγη με ξύλινες δοκούς και επάνω σ’ αυτές υπήρχαν μαρμάρινα και πήλινα κεραμίδια.

Οι Χριστιανοί αφαίρεσαν τους δύο διάμεσους κίονες της ανατολικής εισόδου και έφραξαν την εκεί θύρα, και στη θέση τους κατασκεύασαν πολυγωνική αψίδα, και άνοιξαν θύρα εισόδου στην δυτική πλευρά, μεταξύ του σηκού (κυρίως ναού) και του οπισθόδομου. Από μία μικρότερη θύρα ανοίχθηκε και σε καθεμιά από τις μακρές πλευρές. Ο παλαιός οπισθόδομος μετετράπη σε νάρθηκα. Μπροστά στην αψίδα του Ιερού Βήματος σώζονται ακόμη το Εγκαίνιο και τα ίχνη των στηριγμάτων της Αγίας Τράπεζας και του Κιβωρίου, που υπήρχε πάνω από αυτή. Επίσης οι Χριστιανοί κατασκεύασαν τη σημερινή θολωτή στέγη.

Στα χρόνια της Τουρκοκρατίας, εξαιτίας του φόβου των Τούρκων που έμπαιναν έφιπποι μέσα στις χριστιανικές εκκλησίες και τις βεβήλωναν, κλείστηκε η μεγάλη δυτική είσοδος και κυρίως χρησιμοποιούνταν η μικρή θύρα της νότιας πλευράς.

Στα βυζαντινά χρόνια το Θησείο, όπως μαρτυρούν διάφορες πηγές, αλλά και ονόματα ηγουμένων που είναι χαραγμένα στις κολώνες του («Λίθινον Χρονικόν») και που ανάγονται στα χρόνια 1073-1103, ήταν Καθολικό μοναστηρίου. Στην εποχή αύτη πιθανόν ν’ ανήκουν και τα σωζόμενα ίχνη τοιχογραφιών.

Οι Τούρκοι δεν το μετέβαλαν σε τζαμί, πιθανότατα, επειδή τότε βρισκόταν έξω από την πόλη η διότι τούτο αντέκειτο στα προνόμια που ο Πορθητής είχε δώσει στους Αθηναίους. Πάντως λειτουργούνταν μια φορά τον χρόνο, την ήμερα της εορτής του αγίου Γεωργίου (23 Απριλίου). Έγραφε σχετικά στις 18 Νοεμβρίου 1672 ο Ιησουίτης περιηγητής Babin: «Οι Τούρκοι (….) παρακωλύουσι τους Χριστιανούς να τελώσι τα της λατρείας των εν ούτω μεγαλοπρεπεί εκκλησία, ης αι σιδηραί θύραι ουδέποτε ανοίγονται, εκτός της εορτής του αγίου Γεωργίου, δι΄ αργυράς κλειδός, ην οι Έλληνες δύνανται να προσφέρωσι τοις Τούρκοις, ίνα τύχωσι της αδείας ταύτης». Πιθανότατα, εξ αιτίας αυτού του γεγονότος (να λειτουργείται δηλαδή μία φορά τον χρόνο) πήρε και την επονομασία «Άγιος Γεώργιος ο Ακαμάτης» (ο τεμπέλης). Ας σημειωθεί ακόμη, πως στα χρόνια της Τουρκοκρατίας το Θησείο λεγόταν και «Τριανταδυό κολώνες» (αντί του ορθού 34 που έχει).

Σε στύλους και τοίχους του Θησείου διασώζονται χαράγματα που παρέχουν κάποια στοιχεία για την Αθήνα της εποχής όπως:

1770 «Εχαλάσανε Αρναούτηδες του Πυρί και ηρίθανε οι Πιριώτες εις την Αθήνα» (11ος στύλος νότιας πλευράς).

1773 «Απέθανε ο Λεονάρδος Κοντρικάς» (Αθηναίος ευγενής που πέθανε στις 3 Δεκεμβρίου 1773).

Στον ευρύτερο χώρο του υπήρχε νεκροταφείο, στο όποιο θάπτονταν κυρίως ξένοι, και μάλιστα στις αρχές του 19ου αι. οι Διαμαρτυρόμενοι.

Την Τρίτη της Λαμπρής, που πολλές φορές συνέπιπτε με την επομένη της μνήμης του αγίου Γεωργίου, γύρω από τον ναό γινόταν λαϊκή πανήγυρη, ενώ κατά καιρούς, ακόμη και για αρκετά χρόνια μετά την Απελευθέρωση, αλογοδρομίες.

Με την εκκλησία του Αγίου Γεωργίου του Θησείου συνδέονται και μερικά γεγονότα του Ιερού Αγώνα και της Απελευθέρωσης.

α) Κατά την πολιορκία της Ακρόπολης από τον Κιουταχή, ο ναός υπέστη σοβαρές ζημιές.

β) Στις 2 Φεβρουαρίου 1833, με αφορμή την άφιξη του Όθωνα στην Ελλάδα, έγινε εκεί επίσημη Δοξολογία.

γ) Όμοια Δοξολογία έγινε και στις 25 Μαρτίου 1833, «ότε εισήλθον τα βασιλικά στρατεύματα εν Αθήναις, όπως παραλάβωσι την Ακρόπολιν παρά των Οθωμανών».

δ) Στις 13 Ιανουαρίου 1835 εψάλη πάλι επίσημη Δοξολογία για τον ερχομό του Όθωνα στην Αθήνα. Ήταν η τελευταία χριστιανική Ιερή Ακολουθία που εψάλη στο Θησείο.

Έκτοτε, το Θησείο έπαψε να χρησιμοποιείται ως χριστιανική εκκλησία, ενώ με απόφαση της Ιεράς Συνόδου η Αγία Τράπεζα και τα άλλα χριστιανικά στοιχεία που υπήρχαν σ’ αυτό, μεταφέρθηκαν άλλου. Ακολούθως, για ένα διάστημα στέγασε το (Εθνικό) Μουσείο της Πρωτεύουσας του απελευθερωθέντος κράτους.

Δυτικά του Θησείου και σε ικανή απόσταση, στα χρόνια της τουρκοκρατίας υπήρχαν δύο εκκλησίες, μία του Αγίου Νικολάου και μία της Αγίας Παρασκευής.