Ο άγιος Δημήτριος εικονίζεται κατ’ ενώπιον, ως τη μέση περίπου, νέος, αγένειος, με κοντά σγουρά μαλλιά, πάνω σε δίχρωμο βάθος, χρυσό στο επάνω τμήμα και βαθυγάλαζο στο κάτω. Τα μαλλιά του στολίζει στεφάνι με πολύτιμους λίθους. Φορά πανοπλία και χιτώνα και από τους ώμους του κρέμονται κράνος και μικρή στρογγυλή ασπίδα. Με το δεξί του χέρι κρατεί δόρυ και με το αριστερό ξίφος μέσα στη θήκη. Την κεφαλή του περιβάλλει ανάγλυφο φωτοστέφανο διακοσμημένο με σχηματοποιημένα φυτικά κοσμήματα, ενώ το κέντρο του θώρακά του κοσμεί ανάγλυφο χρυσό εγκόλπιο με την παράσταση του Χριστού. Την εικόνα περιτρέχει χρυσή ταινία διακοσμημένη επίσης με ανάγλυφα φυτικά κοσμήματα.

Οι πρωιμότερες παραστάσεις του αγίου Δημητρίου χρονολογούνται στο τέλος του 10ου ή στις αρχές του 11ου αιώνα. Στην παρούσα εικόνα συνδυάζονται στοιχεία από παλαιολόγειες και μεταβυζαντινές παραστάσεις στρατιωτικών αγίων. Η υψηλή ποιότητα της ζωγραφικής, καθώς και τα εικονογραφικά-τεχνοτροπικά της χαρακτηριστικά, τη συνδέουν με την τέχνη της Σχολής της Βορειοδυτικής Ελλάδας και πιο συγκεκριμένα με το έργο του κυριότερου εκπροσώπου της Φράγγου Κατελάνου και του κύκλου του. Σε αυτό συνηγορεί και η προέλευση της εικόνας από το ναό της Υπαπαντής στη Θεσσαλονίκη, όπου βρίσκονται άλλες δύο εικόνες τέμπλου που έχουν αποδοθεί στον ίδιο ζωγράφο. Τα δύο αυτά έργα μαζί με δύο ακόμη, από το ναό του Αγίου Αθανασίου στην ίδια πόλη, δημιουργούν ένα σύνολο που πιθανότατα ο Κατελάνος φιλοτέχνησε κατά τη διάρκεια της παραμονής του στο ’γιον Όρος, όταν πραγματοποίησε τη διακόσμηση του παρεκκλησίου του Αγίου Νικολάου στη μονή Μεγίστης Λαύρας, στα 1560.