Βρίσκεται στην πλατεία Μητροπόλεως, στη νότια πλευρά του Ιερού Καθεδρικού Ναού του Ευαγγελισμού.
Είναι ένα κομψό κτίσμα του 11ου η 12ου αι., ένα από τα πιο χαρακτηριστικά δείγματα του αθηναϊκού τύπου του ημισύνθετου τετρακιόνιου σταυροειδούς εγγεγραμμένου ναού, και έχει κτισθεί επάνω στον αρχαίο ναό της θεάς του τοκετού Ειλειθυίας. Το 1833, λόγω των φθορών που είχαν υποστεί, οι κίονες αντικαταστάθηκαν από λεπτούς (κτιστούς) πεσσούς. Οι τοίχοι έχουν κτισθεί με ισοδομικούς μαρμάρινους δόμους, που προέρχονται από αρχαία μνημεία, ενώ στα ανώτερα μέρη της οικοδομής έχουν χρησιμοποιηθεί και ενενήντα αρχαιοελληνικά, ρωμαϊκά, παλαιοχριστιανικά και βυζαντινά ανάγλυφα. Τα θωράκια με τις ανάγλυφες παραστάσεις, που έχουν χρησιμοποιηθεί, έχουν εντοιχιστεί με τέτοιο τρόπο, ώστε ν’ αποτελούν μια εντυπωσιακή ζωφόρο, που περιτρέχει όλες τις πλευρές του κτίσματος. Χαρακτηριστική είναι η ανάγλυφη παράσταση που υπάρχει στην δυτική πρόσοψη του ναού και που εξεικονίζει το αττικό ημερολόγιο, δηλαδή εικονίζονται με ανθρώπινες μορφές και τις ασχολίες τους οι εποχές του έτους.
Ο τρούλος ξεχωρίζει για τη ραδινότητά του και έχει κτισθεί σύμφωνα με το πλινθοπερίκλειστο σύστημα. Ο νάρθηκας είναι τριμερής. Στο παρελθόν είχε προστεθεί και καμπαναριό, το όποιο κατεδαφίστηκε το 1836. Ο προαύλιος χώρος της εκκλησίας, παλαιά, που δεν υπήρχαν οργανωμένα νεκροταφεία, χρησίμευε και ως κοιμητήριο των αρχοντικών οικογενειών Μπενιζέλου-Παλαιολόγου, μάλιστα στα τέλη του περασμένου αιώνα απεμακρύνθησαν από τον τόπο και οι τελευταίες ταφόπλακες. Από τον 18ο αι. ως την Επανάσταση, η εκκλησία ήταν ο ευκτήριος οίκος (όχι ο Καθεδρικός Ναός) του μητροπολιτικού οίκου, που υπήρχε εκεί κοντά.
Παλαιά η εκκλησία ήταν αφιερωμένη στην Παναγία τη Γοργοεπήκοο (η Γοργοπήκο κατά το τότε αθηναϊκό γλωσσικό ιδίωμα), που σημαίνει τη Θεοτόκο, που γρήγορα και αποτελεσματικά ακούει τις προσευχές των πιστών. Έχει διατυπωθεί και η άποψη, η οποία όμως δεν φαίνεται πιθανή, ότι η ονομασία της εκκλησίας προήλθε από τον Γιώργο Πήκο, τον γιατρό ιδιοκτήτη της περιοχής.
Μετά την Απελευθέρωση και από το 1839 και ως το 1862, η εκκλησία στέγασε την Βιβλιοθήκη της πρωτεύουσας. Το 1861 με πρόταση της βασίλισσας Αμαλίας ονομάστηκε Άγιος Σώζων», επειδή το βράδυ της 6 Σεπτεμβρίου (εσπερινός Αγίου Σώζοντος, που εορτάζει στις 7 Σεπτεμβρίου) απέτυχε η δολοφονική απόπειρα εναντίον αυτής και του Όθωνα, που επέστρεφε από τη Γερμανία. Η σχετική αφιερωματική εικόνα σώζεται σήμερα στον Προφήτη Ηλία Παγκρατίου, ενώ τον επόμενο χρόνο, το 1862, με αφορμή την έξωση του Όθωνα και την ουσιαστική λήξη της Βαυαροκρατίας, της δόθηκε το όνομα Άγιος Ελευθέριος.
Μετά την καταστροφή της γειτονικής Μονής του Αγίου Ανδρέα, στην Παναγία τη Γοργοεπήκοο μεταφέρθηκαν τα ιερά λείψανα και η παλαιότερη εικόνα (1703) της αγίας Φιλοθέης, που σήμερα φυλάσσονται στον Μητροπολιτικό Ναό. Επίσης στην Εκκλησία αυτή το 1577 χειροτονήθηκε επίσκοπος από τον μητροπολίτη Αθηνών Νικάνορα ο Άγιος Διονύσιος Αιγίνης ο εκ Ζακύνθου.
Εορτάζει στις 15 Δεκεμβρίου.
