В 1662 году, вскоре после переезда родителей в Киев, Даниил был отдан в Киево-Могилянскую коллегию, где впервые раскрылись дарования и незаурядные способности талантливого юноши. Он успешно изучил греческий и латинский языки и ряд классических наук.

9 июля 1668 года Даниил принял монашество с именем Димитрий, в честь великомученика Димитрия Солунского. До весны 1675 года он проходил иноческое послушание в Киевском Кирилловом монастыре, где началась его литературная и проповедническая деятельность. Черниговский архиепископ Лазарь (Баранович) рукоположил Димитрия 23 мая 1675 года во иеромонаха.

В течение нескольких лет иеромонах Димитрий подвизался, проповедуя Слово Божие, в различных монастырях и храмах Украины, Литвы и Белоруссии. Некоторое время он был игуменом Максимовской обители, а затем Батуринского Никольского монастыря, откуда в 1684 году был вызван в Киево-Печерскую Лавру.

Настоятель Лавры архимандрит Варлаам (Ясинский), зная высокую духовную настроенность своего бывшего ученика, его образованность, склонность к научному труду, а также несомненное литературное дарование, поручил иеромонаху Димитрию составление Четиих-Миней (Житий святых) на весь год. С того времени вся дальнейшая жизнь святителя Димитрия была посвящена выполнению этого подвижнического, грандиозного по своим масштабам труда.

Работа требовала огромного напряжения сил, нужно было собрать и проанализировать множество разрозненных источников и изложить их языком, достойным высокого предмета изложения и одновременно доступным всем верующим. Божественная помощь не оставляла святителя на протяжении его двадцатилетнего труда. По свидетельству преподобного, душа его наполнилась образами святых, которые укрепляли его дух и тело, вселяли веру в благополучное завершение его благородного труда.

Одновременно с этим преподобный Димитрий был настоятелем нескольких монастырей (поочередно).

Труды подвижника обратили на себя внимание патриарха Адриана. В 1701 году указом Петра I архимандрит Димитрий был вызван в Москву, где 23 марта в Успенском соборе Кремля был хиротонисан на Сибирскую митрополичью кафедру в город Тобольск. Но через некоторое время из-за важности научного труда и слабого здоровья святитель получил новое назначение в Ростов-Ярославский, куда прибыл 1 марта 1702 года в качестве митрополита Ростовского.

Как и прежде, он продолжал неусыпно заботиться об укреплении единства Русской Православной Церкви, ослабленного старообрядческим расколом.

В его вдохновенных трудах и проповедях многие поколения русских богословов черпают духовные силы для творчества и молитвы. Для всех православных христиан он остается примером святой, аскетической, нестяжательной жизни. По его кончине, последовавшей 28 октября 1709 года, у него не нашли никакого имущества, кроме книг и рукописей.

Причисление святителя Димитрия, митрополита Ростовского к лику святых совершилось 22 апреля 1757 года.