Σύμφωνα με τα αγιολογικά κείμενα, ο Δημήτριος έζησε και μαρτύρησε στη Θεσσαλονίκη επί Διοκλητιανού. Σημαντικό κέντρο της λατρείας του είναι η Θεσσαλονίκη, όπου τιμάται από την πρωτοχριστιανική περίοδο και έχει ανεγερθεί βασιλική προς τιμήν του.
Άγιος Δημήτριος Θεσσαλονίκη – Μεγάλη γιορτή της ορθοδοξίας στις 26 Οκτωβρίου
Κατά τους βυζαντινούς χρόνους τιμώταν ως θαυματουργός προστάτης της πόλης από εχθρούς πολιορκητές της και κατά την εορτή του πραγματοποιούνταν θρησκευτική και εμπορική πανήγυρις, τα Δημήτρια, που αναβίωσαν τη δεκαετία του 1960 ως πολιτιστική διοργάνωση.
Σύμφωνα με την αγιολογική παράδοση, ο Άγιος Δημήτριος μαρτύρησε επί Διοκλητιανού (284-305 μ.Χ.) όταν με την παρακίνηση του Γαλέριου, μέλους της Τετραρχίας, έλαβε χώρα ο πιο σκληρός διωγμός των Χριστιανών στη Ρωμαϊκή αυτοκρατορία.
Στρατιώτες του Γαλέριου συνέλαβαν τον «μακαριότατο Δημήτριο εκ γένους των περιδόξων» με την κατηγορία ότι συμμετείχε ενεργά στις χριστιανικές συγκεντρώσεις.
Οι «Δημεγέρτες» πρόδωσαν τον Δημήτριο στο Γαλέριο («ότι ο Δημήτριος κρατεί εις την πίστη των χριστιανών») ο οποίος διέταξε να συλληφθεί και να κλειστεί στις υπόγειες «καμάρες» παρά του σταδίου που γειτόνευε με το δημόσιο λουτρό. Σύμφωνα με τα αγιολογικά κείμενα ο Δημήτριος κρατήθηκε έγκλειστος «περὶ τῶν καμίνων καμάρας (δημοσίου βαλανείου)», δηλαδή στα προπνιγεία (praefurnia) του ρωμαϊκού λουτρού.
Από το χώρο των φυλακών ο Δημήτριος εμψύχωσε το φίλο του Νέστορα ο οποίος αντιμετώπισε τον μονομάχο Λυαίο. Αφού ο Νέστορας κατανίκησε τον Λυαίο, θανατώθηκε από τον Γαλέριο που θεώρησε την ήττα του Λυαίου ως προσωπική του ήττα.
Όταν πληροφορήθηκε ότι ο Νέστορας ήταν μαθητής του Δημητρίου, διέταξε να φέρουν τον Δημήτριο μπροστά του για να αποκηρύξει την πίστη του. Τελικά ο Δημήτριος, με διαταγή του Γαλέριου, θανατώθηκε στις υπόγειες φυλακές πιθανότατα το 306 μ.Χ.
Κατά την αγιολογική παράδοση, ο Άγιος Δημήτριος τάφηκε στον ίδιο χώρο όπου τον 5ο αιώνα μ.Χ. χτίστηκε μεγαλοπρεπής ναός, ο οποίος μετά από καταστροφές και αλλαγές αποτελεί το σημερινό Ιερό Ναό του Αγίου Δημητρίου.
