К строительству собора в честь Дмитрия Солунского русские мастера приступили в конце XII века во время правления великого князя Всеволода. Для удобства правителя его дворец соединили с храмом крытыми галереями. Одноглавую церковь с золоченым куполом построили в виде креста в традициях русского крестольно-купольного зодчества, и она знаменита своей белокаменной резьбой. В храме более тысячи резных камней, на которых удивительным образом расположились христианские мотивы, мифологические герои и персонажи народных сказок.
В XIII веке, когда Владимир захватили монголо-татары, храм был поврежден и разграблен. В последующие столетия он еще несколько раз подвергался нападениям и страдал от пожаров.
В XIX веке Дмитриевскому собору решили вернуть изначальный вид, но в ходе восстановительных работ были утеряны многие интересные фрагменты постройки, в частности галереи и лестничные башни. В советский период богослужения здесь не проводились. Не возобновились они и после реставрации святыни, проведенной в 1999-2004 годах.
Дмитриевсикй собор – памятник архитектуры, внесенный в перечень объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО. В настоящее время он является филиалом Владимиро-Суздальского музея-заповедника.
