Ο μητροπολιτικός ναός της Μυτιλήνης βρίσκεται στην κεντρική αγορά της πόλης και είναι αφιερωμένος στον άγ. Αθανάσιο. Χρονολογείται στα τέλη του 16ου – 17ου αι. και εικάζεται ότι ως μητροπολιτικός είναι από το 1721.
Αποτελεί τρίκλιτη βασιλική με τρούλο. Εσωτερικά είναι διακοσμημένος με νατουραλιστικές τοιχογραφίες του 1901, έργα του Λέσβιου ζωγράφου Βασιλείου Κεσακλή, Η τέχνη της λεσβιακής ξυλογλυπτικής της μεταβυζαντινής περιόδου αποτυπώνονται στο τέμπλο, τον άμβωνας και το δεσποτικό με θέματα βγαλμένα από τη φύση. Αξιοπρόσεκτη επίσης είναι η αγία Τράπεζα, η οποία καλύπτεται με ξυλόγλυπτο κιβώριο στο οποίο απεικονίζονται στοιχεία από το φυτικό και ζωικό διάκοσμο. Έχουν φιλοτεχνηθεί το 1738, σύμφωνα με σκαλισμένη επιγραφή που υπάρχει στο δεσποτικό θρόνο.
Το κωδωνοστάσιο ύψους τριάντα τριών μέτρων χτισμένο από «σαρμοσακόπετρες», πέτρες από το μικρασιάτικο λατομείο «Σαρμοσάκ» ανηγέρθηκε το 1882 και παρουσιάζει στοιχεία νεογοτθικού ρυθμού.
Στο ναό φυλάσσεται ως πολύτιμος θησαυρός η ασημένια λάρνακα με το άφθαρτο σκήνωμα του αγ. Θεοδώρου Βυζαντίου, πολιούχου της Μυτιλήνης, ο οποίος μαρτύρησε στα τέλη του 18ου αιώνος στην πόλη μας.
Εντός του ιερού ναού υπάρχει ειδική κρύπτη με πρόσβαση από το κέντρο του σολέα, η οποία αποτελεί ομαδικό αρχιερατικό τάφο κι έχουν ταφεί όλοι οι αρχιερείς της Μυτιλήνης κατά το διάστημα 1707-1783. Εκεί είχε «φιλοξενηθεί» το τίμιο λείψανο του αγ. Θεοδώρου κατά τα χρόνια της σκλαβιάς.
Στο ναό θησαυρίζονται επίσης αξιόλογα εκκλησιαστικά κειμήλια, φορητές εικόνες και λειτουργικά σκεύη.
