H Δημητριάδα οφείλει το όνομά της στον Δημήτριο τον Πολιορκητή που την ίδρυσε το 293/92 π.Χ. Δύο οικισμοί από το τέλος της Νεότερης Νεολιθικής εποχής δίνουν στην περιοχή το ιστορικό της βάθος. Από την Πρώιμη και Μέση Χαλκοκρατία βρέθηκαν μεγαροειδείς οικίες και κεραμική. Πριν από τη Δημητριάδα, στην περιοχή είχαν ακμάσει οι Παγασές, στη θέση πιθανόν όπου βρέθηκαν αρχιτεκτονικά λείψανα σπιτιών με υστεροαρχαϊκή κεραμική και νεκροταφείο της κλασικής εποχής.
Το 194 π.Χ. οι Ρωμαίοι ιδρύουν το Κοινό των Μαγνήτων και η Δημητριάδα γίνεται πρωτεύουσά του. Το 168 π.Χ. η Ρωμαϊκή Σύγκλητος ανακηρύττει τους Μάγνητες ανεξάρτητους και απαιτεί να κατεδαφιστούν τα τείχη της Δημητριάδας. Στο μιθριδατικό πόλεμο (88-86 π.Χ.) όμως, τα παράλια της Μαγνησίας λεηλατούνται και οι Δημητριείς, ενισχύοντας τα τείχη τους, χρησιμοποιούν ως οικοδομικό υλικό τις γραπτές επιτύμβιες στήλες της κάτω νεκρόπολης. Οι στήλες, που έτσι διατήρησαν τα χρώματά τους, μας πληροφορούν για την τεχνική της μεγάλης ζωγραφικής, τη διακίνηση ξένων στην πόλη, την τοπική λατρεία.
Το α΄ μισό του 3ου αιώνα π.Χ., κτίστηκε ένα οχυρωμένο «Ανάκτορο», με άνδηρα και ισχυρά τείχη, και με περίστυλη αυλή με δωρικούς κίονες. Εδώ, όπου και η Ιερή Αγορά και ο ναός της Άρτεμης Ιωλκίας, πάλλεται η καρδιά της πόλης. Απέναντι από το Ανάκτορο κτίστηκε το Θέατρο και σε λόφο ψηλότερά του το Ιερό ή Ηρώο.
Η βασιλική Α «της Δαμοκρατίας», από το όνομα της δωρήτριας των ψηφιδωτών, γνώρισε πέντε οικοδομικές φάσεις (αρχή 4ου-τέλη 6ου αιώνα). Βρέθηκαν επίσης κοσμικό αψιδωτό κτήριο με ψηφιδωτό δάπεδο και μικρό λουτρικό κτίσμα. Στην περιοχή του νότιου λιμανιού, βρέθηκε κοιμητηριακή βασιλική του τέλους του 4ου αιώνα με ψηφιδωτά στο δάπεδο του πρεσβυτερίου.