Las orígenes de su culto son oscuras, la primera prueba de su existencia se tiene solamente 175 años después de su martirio y muchos estudiosos dudan que un Demetrio mártir haya existido en Tessalonica.
Sin embargo la hagiografía tradicional sobre este san cuenta que fuera un diácono del lugar pasado a fil de lanza alrededor del 306, durante las persecuciones contra los cristianos queridas por el emperador romano Diocleciano o quizás Galerio.
Una tradición más tarda quiere que haya sido un militar romano y un proconsole y por este motivo fue adoptado como san protector de los Cruzados junto a san Giorgio durante la Edad Media.
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