Dumitru (sau Dimitrie) a trăit pe vremea împăraţilor Diocleţian şi Maximilian Galeriu. S-a născut în cetatea Tesalonicului, însă părinţii l-au botezat pe ascuns, de teama prigoanei creştinilor de la acea vreme.
La moartea tatălui său, Dimitrie a fost numit de împăratul Maximilian succesor al părintelui său la conducerea Tesalonicului. La vremea respectivă, împăratul nu ştia însă că Dimitrie era creştin. După victoria împotriva sciţilor, Maximilian a poruncit să se organizeze în fiecare cetate, inclusiv în Tesalonic, sărbători în cinstea zeilor. Cu acest prilej, împăratul a aflat despre adevărata convingere religioasă, Dimitrie mărturisind că este creştin, astfel că cezarul a poruncit să fie imediat aruncat în temniţă.
Pe-atunci, în Tesalonic erau în plină desfăşurare jocurile în cinstea lui Maximilian, dar dintre toate acestea, cele care implicau uciderea creştinilor în arene aveau cea mai mare căutare. Luptătorii trebuiau să-l înfrunte pe Lie, unul dintre cei mai puternici gladiatori, neînvins de ani întregi. Tânărul creştin Nestor, întemniţat la rândul său, a văzut cum Lie ucidea oameni fără milă şi a cerut să fie dus în arenă, să lupte cu el, dar înainte de a face acest lucru a mers la Dimitrie în temniţă, pentru a-i cere binecuvântarea. Făcându-i semnul crucii pe frunte, Dimitrie i-a spus: “Dute, şi pe Lie vei birui, şi pe Hristos vei mărturisi!”. Intrând în luptă, Nestor a strigat: “Dumnezeul lui Dimitrie, ajută-mi!”. Şi astfel l-a ucis pe Lie.
Împăratul Maximilian s-a întristat de moartea acestuia şi, auzind că Dimitrie este cel care l-a încurajat pe Nestor să se lupte cu Lie, a trimis ostaşi în temniţă, poruncindu-le să-l străpungă cu suliţele. Martirul şi-a dat sufletul în mâinile lui Dumnezeu, iar tot atunci, din porunca împăratului, i s-a tăiat capul şi lui Nestor.
Moaştele lui Dimitrie au primit darul vindecării de boli. După mai bine de o sută de ani, prefectul Leontiu al Illiricului a ridicat două biserici în cinstea lui, una în Tesalonic (în 26 octombrie 413) şi alta în Sirmium.
Data prăznuirii sfântului se datorează faptului că moaştele sale au fost duse la biserica din Tesalonic într-o zi de 26 octombrie. Când au fost scoase din mormânt, trupul său a fost găsit întreg şi neputrezit şi, potrivit legendelor, din ele a curs mir cu miros plăcut, care a fost “cules” şi împărţit credincioşilor din Tesalonic.