Нині мощі зберігаються в північному нефі базиліки в мармуровому ківорії, створеному замість втраченого під час пожежі в VII столітті срібного (це другий мармуровий ківорій святого Димитрія, перший було знищено 1430 року під час захоплення міста турками).
Мощі вмч. Мощі великомученика Димитрія знаходяться в Салоніках у Базиліці Святого Димитрія, яку 1988 року внесено до переліку об’єктів Світової спадщини у складі ранньохристиянських і візантійських пам’яток Салонік.
Святому мученику моляться про зцілення, полегшення тягот військової служби та про мужність перед серйозними труднощами. Молитва перед іконою Димитрія Солунського допомагає вистояти під час наступу інтервентів і зберегти мир тим, кого війни не торкнулися.
Пам’ять звершується в Православній церкві 26 жовтня (8 листопада), у Католицькій церкві – 9 квітня.