Максимиан император, назначая Димитрия проконсула наместником в Солунь, вместо умершего отца его, и не зная, что он тайный христианин, сказал ему: "Соблюди отечество твое и очисти его от христиан, убивая всех, кто призывает имя Распятого".

Димитрий, прибыв в Солунь, стал явно исповедовать Христа Господа и распространять св. веру. Заступивший место Максимиана (с мая 305 года) Геркулий император ожидался в Солуни к осени 306 года, и Димитрий, провидя грозу, заранее поручил верному слуге Луппу раздать имение бедным нуждающимся, сказав ему: "Раздай богатство земное, а мы поищем небесного!"

Геркулий, прибыв в Солуни, стал расспрашивать о правителе и, узнав, что он христианин, позвал его и спросил: "Справедлив ли слух о тебе?" Димитрий исповедал себя христианином и тотчас отведен в темницу.

По случаю прибытия царского в Солуни происходили игры борцов. Некий борец Лий одолевал всех и сбрасывал с высоты на острые копья. Один христианин, юноша, по имени Нестор, знаемый Димитрию, видя, как Лий убивал христиан, решился вступить в борьбу с ним и пошел к Димитрию в темницу просить его молитвы и благословения. Святый осенил его крестным знамением и сказал: "Лия победишь и сам постраждешь за Христа!" Победив Лия и низринув его на острые копья, Нестор возбудил гнев императора и тотчас был обезглавлен. Возвращаясь с позорища, Геркулий узнал, что Нестор с ведома Димитрия выходил на борьбу, а посему приказал убить его копьями. На рассвете 26 октября 306 года воины вошли в тюрьму и Димитрия, стоявшего на молитве, искололи копьями. Присутствовал при этом Лупп, который взял одежду господина своего, обагренную кровью, и перстень его и, призывая имя мученика, творил чудеса и исцелял болезни. Слух о том дошел до царя, и Лупп был обезглавлен.

Тело св. Димитрия было взято верными и похоронено с честью. В начале V века некто Леонтий, исцеленный святым, воздвигнул в честь его великолепную церковь.