Роден е в Солун през III век. Неговият баща бил управител на града, а по религиозни убеждения – християнин. Когато родителите на Димитър умират, император Максимиан го назначава на висок военен пост със заповед да преследва християните. Покръстеният като дете Димитър обаче ги покровителствал и започнал да насърчава разпространението на Христовата вяра.
При връщането си от поход от източната част на Римската империя, Максимиан спрял в Солун и поискал от Димитър да се откаже от вярата си, но никакви увещания не помогнали. Димитър бил хвърлен в тъмница, а прочутият борец Лий предизвикал на борба осъдените християни и ги убивал, като ги хвърлял в пропаст върху копия, забити с острието нагоре. Оръженосецът на Димитър – Нестор изпросил разрешение от господаря си да премери сили с Лий и успял да го победи, хвърляйки го в пропастта. Затова по нареждане на императора Нестор бил обезглавен, а Димитър – прободен с копие в 306 година.
За дата на смъртта на великомъченика се сочи 26 октомври. Преди смъртта си Димитър предал имането си на роба си Луп, който след смъртта на господаря си прибрал и пръстена и дрехите му, напоени с кръв, които церяли вярващите солунчани.
Мощите на светеца били запазени и положени в сребърен ковчег, в малък каменен храм, в който също се случвали чудеса от мощите течало благовонно миро и затова Църквата го нарекла Свети Димитър Мироточиви. Днес те се съхраняват в базилика на мястото на малкия храм.
