Ο βυζαντινός ναός της Παναγίας Τρουλωτής (ή Τουρλωτή) είναι χτισμένος στους Πύργους Θερμής Λέσβου στην κορυφή ενός λόφου ο οποίος αντικρίζει τα μικρασιατικά παράλια και στεφανώνει την περιοχή «Πετραλώνια», όπου απλωνόταν ο αρχαίος οικισμός της Θερμής. Εσωτερικά ο ναός ήταν άλλοτε κατάγραφος από τοιχογραφίες. Σήμερα σώζεται μικρό τμήμα αυτών στον τρούλο, στους τοίχους και στους πεσσούς. Οι τοιχογραφίες χρονολογούνται με επιγραφή στο έτος 1650. Από το ναό προέρχεται και η μαρμάρινη φιάλη αγιασμού που χρονολογείται στη βυζαντινή περίοδο.
Όπως εξηγεί ο ιερέας του Ναού πατήρ Μιχαήλ «Έχει λάβει το όνομα Παναγία Τρουλωτή καθώς στον τρούλο του ναού δεν είναι αγιογραφημένος ο Χριστός όπως συνηθίζεται αλλά η Παναγία.Έχει χτιστεί από την Αυτοκράτειρα Ειρήνη την Αθηναία κατά το 802 μ.χ. όταν ήταν εξόριστη στη Λέσβο.Λέγεται ότι έχτισε τον ναό για τις δικές της λατρευτικές ανάγκες.Ο πνευματικός της την επέβαλε να μην χτίσει τον ναό με τα δικά της χρήματα αλλά να ζητιανέψει από το πλήθος προκειμένου να συγχωρηθεί το αμάρτημα της που ήταν η τύφλωση του γιούς της Κωνσταντίνου προκειμένου να ανέβει εκείνη στο θρόνο».