Le origini del culto di San Demetrio sono oscure e la prima prova della sua esistenza si ha solo 175 anni dopo il suo martirio. Molti studiosi addirittura dubitano che sia mai esistito un Demetrio martire di Tessalonica. Tuttavia l’agiografia tradizionale su questo santo narra che fosse un diacono del luogo. Demetrio sarebbe stato trafitto da lance nei fianchi intorno al 306, durante le persecuzioni contro i cristiani volute dall’imperatore romano Diocleziano o forse Galerio.