È uno dei santi più venerati in Oriente, tanto che le Chiese ortodosse gli hanno conferito l'appellativo di «Megalomartire» e il suo culto è secondo soltanto a quello di san Giorgio. Tuttavia, le notizie storiche su di lui sono inesistenti.
La tradizione vuole che fosse diacono a Sirmio, nell 'allora Pannonia (oggi Sremska Mitrovica, nella Vojvodina serba), e che sia stato martirizzato a fil di lancia, intorno all'anno 306, durante le persecuzioni volute da Diocleziano o forse da Galerio (311). Per un altro racconto, più tardo, Demetrio sarebbe stato un soldato romano e per questo motivo fu scelto, insieme a san Giorgio, come protettore dei Crociati, che così contribuirono a diffonderne il culto. Secondo una passio, invece, sarebbe stato cittadino di Tessalonica, l'odierna greca Salonicco: arrestato per aver predicato il Vangelo, fu ucciso presso le tenne cittadine. Sul luogo è sorta una grande chiesa, che conserva parte delle sue foglie. E si narra che nel Medioevo le sue spoglie trasudassero un olio profumato e miracoloso.
Storicamente è probabile che Demetrio fosse un diacono locale (antichi mosaici lo raffiguravano con le vesti proprie) e che sia stato martirizzato prima del secolo V, ma nulla di più. Non a caso la nuova versione del martirologio cattolico non opta per nessuna delle tradizioni popolari. Detto questo, Demetrio è stato venerato a Sirmio prima che la Chiesa tessalomcese fosse costruita; ma dopo la distruzione di Sirmio ad opera degli Unni, nel 441, fu proprio Tessalonica a diventare il centro del culto del martire e dei pellegrinaggi.
La Chiesa cattolica ne celebra la memoria il 9 aprile, rifacendosi al Martirologio Siriaco; le Chiese ortodosse lo ricordano il 26 ottobre. (lb)