Тронные изображения воинов-мучеников встречаются в византийском и древнерусском искусстве сравнительно редко. В данном случае выбор такого типа иконографии мог быть обусловлен характером заказа – мученик представлен на иконе как небесный патрон земного владыки, великого князя Владимирского Всеволода III Большое Гнездо. Кроме того, торжественный и величественный образ святого служил напоминанием об идеале правителя и доблестном воине, поскольку в своих родных Фессалониках, которым символически уподоблялся русский Дмитров, великомученик традиционно почитался защитником и покровителем города. На иконе Димитрий в полном воинском облачении демонстрирует не только полуобнаженный меч в руках, но и несколько традиционных княжеских украшений: венец-стемму на голове и почти полностью утраченный гайтан (подвеску) с крестом на шее.

Изображение святого на троне сохраняет и традиционный смысл прославления мученического подвига. Судя по живописным фрагментам, поздняя фигура летящего ангела, который награждает Димитрия венцом за земные страдания в знак его триумфа на небесах, повторяла первоначальную. Тема триумфа великомученика дополнительно акцентируется изображением Христа в небесном сегменте: Он благословляет как будто бы не самого святого, но процесс его увенчания славой.

Церковные реставрации значительно изменили облик иконы: нижние части трона и фигуры святого Димитрия имеют множество чинок разного времени, а спинка трона и другие фрагменты изображения написаны по новому левкасу в XVI–XVIII веках. Отдельные первоначальные детали иконографии отчасти помогают реконструировать технико-технологические исследования. Так, стало очевидно, что у трона великомученика в древности была прямоугольная спинка, к верхней планке которой крепилась яркая драпировка с орнаментом. Между тем следов более раннего изображения белого богослужебного плата, лежащего поверх подушек на троне, обнаружить не удалось. В результате пришлось отказаться от идеи о литургических параллелях фигуре великомученика, сопоставлявшейся некоторыми исследователями с образом Святых Даров на алтарном престоле.

Город Дмитров, откуда происходит икона, был основан в 1154 году князем Юрием Долгоруким в честь рождения у него сына Всеволода (в крещении – Димитрий), будущего великого князя Всеволода III Большое Гнездо. Именно в годы княжения Всеволода культ его небесного покровителя получает огромное значение во Владимиро-Суздальском княжестве. В частности, после окончания строительства Дмитровского собора во Владимире в 1197 году, из Фессалоник туда были присланы фрагмент покрова мощей Димитрия и доска от его гроба с образом святого (эта доска с поздней живописью Кирилла Уланова в наши дни находится в иконостасе Успенского собора Московского Кремля).

Судя по спокойному и полному достоинства облику великомученика, по характеру письма, имеющему аналогии в памятниках византийского круга раннего XIII века, вскоре после этих событий и была исполнена по заказу владимирского князя икона из Дмитрова. Вероятно, первоначально она служила храмовым образом какой-то древней, не дошедшей до нас городской церкви. Позже ее перенесли в Успенский собор, построенный между 1509 и 1533 годами, в придел Димитрия Солунского.