Οι γονείς του, μυστικοί Χριστιανοί, βάφτισαν τον Δημήτρη και τον δίδαξαν στην πίστη. Ο πατέρας του, ο Ρωμαίος ανθύπατος, πέθανε όταν ο Δημήτριος έφτασε στην ενηλικίωση. Ο αυτοκράτορας Μαξιμιανός Γαλέριος, ο οποίος ανέβηκε στο θρόνο το 305, διόρισε τον Δημήτριο να αντικαταστήσει τον πατέρα του ως κυβερνήτη και κυβερνήτη της περιοχής της Θεσσαλονίκης. Το κύριο καθήκον του Δημήτρη ήταν να υπερασπιστεί την περιοχή του από εξωτερικούς εχθρούς, αλλά ο αυτοκράτορας απαίτησε επίσης να εξοντώσει τους Χριστιανούς. Αντ ' αυτού, ο Δημήτριος άρχισε να εξαλείφει τα ειδωλολατρικά έθιμα και να μετατρέπει τους ειδωλολάτρες στη χριστιανική πίστη.
Φυσικά, ο αυτοκράτορας σύντομα ενημερώθηκε ότι ο ανθύπατος Δημήτριος ήταν Χριστιανός. Επιστρέφοντας από μια εκστρατεία εναντίον των Σαρμάτων (φυλές που κατοικούσαν στις στέπες της Μαύρης Θάλασσας), ο Μαξιμιανός σταμάτησε στη Θεσσαλονίκη. Προετοιμάζοντας το θάνατό του, ο Δημήτρης μοίρασε τα υπάρχοντά του στους φτωχούς και αφιερώθηκε στην προσευχή και τη νηστεία. Ο αυτοκράτορας φυλάκισε τον ανθύπατο και άρχισε να διασκεδάζει τον εαυτό του και τους κατοίκους της Θεσσαλονίκης με μονομάχους στο τσίρκο. Οι Χριστιανοί κυνηγήθηκαν και σύρθηκαν στην αρένα. Διάσημος μεταξύ των μονομάχων, η ένθερμη Λέα νίκησε εύκολα τους πράους Χριστιανούς στη μάχη και, με τη χαρά του άγριου πλήθους, τους έριξε στα δόρατα των στρατιωτών.
Ο νεαρός Νέστορας, Χριστιανός, επισκέφθηκε τον Δημήτριο στη φυλακή και ο Δημήτριος τον ευλόγησε για μια μόνο μάχη με τη λεία. Ενισχυμένος από τον Θεό, ο Νέστορας νίκησε τον περήφανο μονομάχο και τον έριξε στα δόρατα των πολεμιστών. Ο Νέστορας έπρεπε να ανταμειφθεί ως νικητής, αλλά αντ ' αυτού εκτελέστηκε ως Χριστιανός.
Με εντολή του αυτοκράτορα, οι δεσμοφύλακες τρύπησαν τον Δημήτριο με δόρατα το 306. Το σώμα του Μεγάλου Μάρτυρα Δημητρίου ρίχτηκε για να καταβροχθιστεί από ζώα, αλλά οι Θεσσαλονικείς το έθαψαν κρυφά. Ο υπηρέτης του Δημήτρη Λούππ πήρε την αιματηρή ρόμπα και το δαχτυλίδι του μάρτυρα και άρχισε να θεραπεύει τους άρρωστους μαζί τους. Εκτελέστηκε επίσης. Κατά τη διάρκεια της βασιλείας του αυτοκράτορα Κωνσταντίνου του Μεγάλου (324-337), ανεγέρθηκε ναός πάνω από τον τάφο του Μεγάλου Μάρτυρα Δημητρίου και εκατό χρόνια αργότερα βρέθηκαν τα άφθαρτα λείψανα του. Θαύματα και θεραπείες έγιναν στον τάφο του Μεγάλου Μάρτυρα Δημητρίου. Κατά τη διάρκεια της βασιλείας του αυτοκράτορα Μαυρίκη, Οι Άβαροι, που ζούσαν στο Ντον, πολιορκούσαν την πόλη Σόλουν. Ο Άγιος Δημήτριος εμφανίστηκε στο τείχος της πόλης και ο στρατός των 100.000 ανδρών των πολιορκητών έφυγε. Μια άλλη φορά, ο Άγιος έσωσε την πόλη από την πείνα. Η ζωή του Αγίου Δημητρίου μας λέει ότι απελευθέρωσε τους αιχμαλώτους από το ζυγό των άπιστων και τους βοήθησε να φτάσουν στη Θεσσαλονίκη.
Από τον 7ο αιώνα, αρωματικό και θαυματουργό μύρο άρχισε να ρέει στο ιερό του Αγίου Δημητρίου, όπως έγραψαν οι σύγχρονοι. Τον 14ο αιώνα, ο Δημήτριος Χρυσολόγος έγραψε γι ' αυτό: το μύρο "δεν είναι νερό στις ιδιότητές του, αλλά είναι παχύτερο από αυτό και δεν μοιάζει με καμία από τις ουσίες που είναι γνωστές σε εμάς... Είναι πιο εκπληκτικό από όλα τα θυμίαμα, όχι μόνο τεχνητά, αλλά και δημιουργημένα από τη φύση από τον Θεό". Για το λόγο αυτό, ο Μεγάλος Μάρτυρας Δημήτριος ονομάστηκε μύρο-ροή.