Храм во имя святого Дмитрия Солунского построил князь Всеволод Большое
Гнездо. "Постави церковь камену на своем дворе, в свое имя" - сообщает летопись. Это имя получил при крещении и один из сыновей Всеволода - Владимир, с рождением которого в 1194 г. принято связывать строительство собора. В 1197 г. храм был завершен постановкой иконы св. Дмитрия.
Одноглавая, четырехстолпная княжеская церковь невелика, не слишком вместительна. Предмет созерцания и поклонения - сам храм - образ Божьего Града, икона в камне. Потому так гармоничен и строен силуэт здания, так величественны его формы, так красноречиво резное убранство - более 1000 резных камней. Могучее тело венчает золочёная шлемовидная глава, упруго развернуты плечи-закомары, на восток обращен трёхчастный алтарь. От подошвы до пояса стена гладкая, поскольку нижний ярус закрывали галерея и резные лестничные башни, соединившие церковь с княжеским дворцом. Эти древние пристройки разобрали в 1838 г., посчитав за поздние.
Рельефы белокаменных соборов, столь много говорившие их современникам, уже спустя два-три века превратились в непостижимую тайну, не разгаданную до конца и сейчас. В этой каменной книге прочитаны лишь отдельные строки и слова, а весь замысел едва проступает. В нем угадывается идея Небесного Града, райский сад, идеальная картина Божьего творения.
В XV в. Дмитриевский собор утратил значение княжеского храма, стал бесприходной, а с середины XIX в., после ремонта 1838-1847 гг., приходской церковью. В 1883 г. получил пневматическое отопление, а с южной стороны была построена небольшая звонница (не сохранилась).