Zadatak mu je, takođe, bio da progoni hrišćane. Međutim, on ih je štitio i zato bio osuđen na smrt. Rimski vojnici izboli su ga kopljima početkom 4. veka.
Crkveni istoričari nisu saglasni u tome da li život ovog svetitelja treba locirati u Solun ili Sremsku Mitrovicu, rimski Sirmijum, jer najstariji dokumenti koji su sačuvani potiču tek iz 8. veka, piše RTS.
Prema jednom tumačenju, mučenik je pogubljen u Sirmijumu, a ostaci preneti u Solun, nakon osvajanja Srema od varvara. Grci su već 413. podigli u Solunu baziliku u kojoj su se čuvale mošti Svetog Dimitrija. Grad je sačuvan, po predanju, od zemljotresa, bolesti, opsada. Sveti Sava Srpski, kako beleži Domentijan, „dođe u solunski grad i pokloni se svetom velikom čudotvorcu Dimitriju i celiva njegovu časnu ruku“.
Svetog Dimitrija posebno slave, pored Grka, Rusi i Srbi. Kod Rusa je njegov kult počeo da se širi još u 12. veku. Oni su ga 1581. izabrali za zaštitnika Sibira. Njegov praznik je jedan od najvećih praznika u Ruskoj crkvi.
U Srpskoj crkvi posvećeno mu je više od 120 hramova. Sremska Mitrovica ga naročito proslavlja, a na njenom grbu nalazi se od 1388. godine.
Solunski hrišćani Dimitrija su tajno sahranili. Na mestu njegovog groba kasnije je podignuta crkva i proglašen je zaštitnikom grada Soluna.
Po predanju, Dimitrijev grob odisao je bosiljkom i smirnom, te je zato nazvan Mirotočivi.
I danas se veruje u lekovitost njegovih moštiju. Crkveni spisi navode da je potom sveti Dimitrije „bdeo nad svojim gradom i spasavao ga zemljotresa i drugih nesreća“.
Na Mitrovdan, čuveni hajdučki rastanak iz narodnih pesama, običaj je da se otpuštaju sluge kojima je istekao ugovor i iznajmljuju novi. Mnogobrojne su srpske porodice koje danas slave svoju krsnu slavu.
Ako pada sneg, kaže se da je Sveti Dimitrije došao na belom konju, ako je oblačno čeka nas topla zima. Ako je vedro, po narodnom verovanju, zima pred nama biće oštra.
