Холодный, в честь Смоленской иконы Богоматери Одигитрии, построен в 1671-1673 г.г. «заботами священника Иоанникия» на месте старой деревянной церкви, разобранной в 1645 г. На его сооружение, как явствует из грамоты царя Алексея Михайловича, было использовано 100 000 кирпичей, оставшихся от постройки каменных башен земляного вала в Ярославле. В храме было освящено три придела: на правой стороне алтаря во имя Великомученика Димитрия Солунского, на левой стороне во имя Великомученика Георгия Победоносца, и в паперти в честь девяти мучеников Кизических.
В архитектурном отношении Дмитриевская церковь являет собой образец двухстолпного храма в ярославском зодчестве XVII в. Около 1700 г. к церкви была пристроена небольшая паперть. Первоначально церковь имела пятиглавое завершение, но в 1830-х г.г. четыре боковые главы были разобраны. Тогда же со стороны западного входа было пристроено небольшое крыльцо, выдержанное в классицистическом стиле. Колокольня у северо-западного угла церкви имеет форму приземистого шатра, покоящегося на массивном четверике.
В 1686 г. храм был расписан. Автором росписи был, по-видимому, выдающийся ярославский знаменщик Дмитрий Григорьев Плеханов. Стенопись сильно пострадала после губительного поновления в 1859 г. артелью Е.К. Дьяконова. Тематика росписи, состоящей в целом из 186 сюжетных клейм, ограничена сценами из Евангелия и акафиста Богородице. В куполе барабана «Вседержитель», между окнами 8 пророков в рост, на парусах евангелисты. На западной лобовой части паруса «Спас на убрусе». На восточной подкупольной арке «Ветхозаветная Троица». Своды заняты десятью композициями праздников: на северо-восточном - «Рождество Богородицы» и «Благовещение», на юго-восточном - «Рождество Христово» и «Сретение», на северо-западном - «Вход в Иерусалим» и «Воскресение», на юго-западном - «Богоявление» и «Преображение». Центральный западный свод занимает не одна, как обычно в Ярославле, а две композиции - «Распятие» и «Вознесение». На подпружных арках помещены изображения 12 апостолов по два в рост. Над капителями столпов в медальонах шесть апостолов из числа семидесяти. На столпах в два ряда мученики в рост в обрамлении рисованных арок-киотов. Среди них на южной стороне правого столпа необычно изображение пророка Илии, сидящего на камне.
Северная и южная стены разделены разгранками на 6 ярусов. Четыре верхние из них сюжетные (их ширина 1,5 м), пятый (2 м) - орнаментальный и шестой - подзор. Два нижних яруса записаны в XIX в. масляной краской. В люнетах южной стены помещены композиции «Похвала Богоматери» и «Брак в Кане Галилейской», в люнетах северной - «Сошествие Святого Духа» и «Изгнание раба с брачного пира». Во втором ярусе 10 картин, иллюстрирующих земную жизнь Христа и притчи. В третьем и четвертом ярусах росписи воплощена храмовая тема. Здесь расположены 24 клейма торжественных песнопений - кондаков и икосов из Акафиста Богородице. Это единственный акафистный цикл в ярославских стенописях XVII в. На откосах окон по три медальона с полуфигурами святителей, мучеников и преподобных. В замковых арках эмблемы Христа и ангелов. Всю западную стену занимает монументальная композиция Страшного Суда, где очень выразительны фигуры «немцев», осужденных на «муку вечную».
Особое благородство стиля и совершенство пропорций отличают хорошо сохранившуюся живопись алтаря. В центральную алтарную конху вписана совершенная по рисунку и нарядная по цветовому строю композиция «О тебе радуется», являющаяся одной из лучших интерпретаций этой темы в ярославских фресках. Живописный декор апсиды выполнен в двух регистрах. В верхнем, в обрамлении рисованных киотов, имитирующих барочную резьбу, помещены крупные фронтальные фигуры русских и вселенских святителей. В нижнем регистре, над горним местом, расположены 10 медальонов с изображениями мучеников. На откосах алтарного окна сцена «Благовещение», на западной стене алтаря - «Отечество».
Оформление жертвенника, где располагался придел Георгия Победоносца, и диаконника (придел Димитрия Солунского) сходно между собой. В конхе Георгиевского придела изображена Богоматерь в образе Царицы небесной, а в конхе Дмитриевского придела «Похвала Богоматери». В обеих апсидах написаны преподобные в рост. Их подбор напоминает о вселенской роли Русской Церкви. Наряду с греческими святителями здесь изображены основатели крупнейших русских монастырей: Авраамий Ростовский, Макарий Желтоводский, Савва Звенигородский, Сергий и Никон Радонежские и др. Житийные циклы, посвященные воинам-мученикам Георгию и Димитрию, ограничены в каждом приделе четырьмя крупными композициями, занимающими свод и стены. В драматических сценах пыток (колесования Георгия, истязания Димитрия по приказу императора Диоклетиана) святые сохраняют спокойную красоту, в них царит гармония и умиротворенность. На алтарной преграде в приделе Георгия написана Ветхозаветная Троица, а приделе Димитрия - деисусная композиция с изображением апостолов в кругах. Крупный масштаб фигур, их четкая объемная моделировка, тонкая проработка ликов и орнаментов, органическая взаимосвязь с формами архитектуры - все это выдает руку очень большого мастера.
В 1872 г. в церкви Димитрия Солунского был крещён мальчик Леонид Собинов - будущий великий певец.
Церковь Димитрия Солунского была закрыта в 1929 г., возвращена епархии в начале 2000-х г.г. (сейчас в ней идут реставрационные работы).
Преображенский Г. Монастыри и храмы г. Ярославля, их святыни и древности. – Ярославль, 1901; Суслов А.И., Чураков С.С. Ярославль. – М.: Стройиздат, 1960; Воейкова И.Н., Митрофанов В.П. Ярославль. – Л.: Аврора, 1973; Добровольская Э., Гнедовский Б. Ярославль. Тутаев. – М.: Искусство, 1981; Брюсова В.Г. Фрески Ярославля. – М.: Искусство, 1983; Маров В.Ф. Ярославль: архитектура и градостроительство. – Ярославль: Верхняя Волга, 2000; Рутман Т.А. Храмы и святыни Ярославля. – Ярославль: Изд. А. Рутман, 2005.
