Οἱ πληροφορίες γιά τό μαρτύριο τοῦ Ἁγίου Νεομάρτυρος Δημητρίου προέρχονται ἀπό τόν Γάλλο Πρόξενο στά Ἰωάννινα Pouqueville. Ὁ Pouqueville συνάντησε τόν Ἅγιο, ὁ ὁποῖος ἦταν μαθητής τοῦ πατρο-Κοσμᾶ τοῦ Αἰτωλοῦ, μαζί μέ τόν ἀρχηγό τῆς ἐπαναστάσεως στή Θεσσαλία παπα-Εὐθύμιο Βλαχάβα στά βουνά τῆς Πίνδου καί ἦταν παρών στήν ἀνάκριση καί στό μαρτύριό του.

Ὁ Ἅγιος καταγόταν ἀπό τό χωριό Σαμαρίνα τῆς Πίνδου καί ἦταν μοναχός στό παλαιό μοναστήρι τῆς Ἁγίας Παρασκευῆς τῆς πατρίδας του. Ἀναλογιζόμενος, ὅμως, μέ πόνο τήν κακή πνευματική κατάσταση τῶν Ἑλλήνων τότε ἀλλά καί τίς διώξεις καί τούς ἐξευτελισμούς πού ὑφίσταντο, βγῆκε ἀπό τό μοναστήρι του καί διέτρεχε τά χωριά κηρύττοντας τόν λόγο τοῦ Θεοῦ, νουθετώντας καί παρηγορώντας τούς Χριστιανούς. Ἐκείνη τήν ἐποχή τά πράγματα ἦταν ἰδιαίτερα ὀξυμμένα, ἐξαιτίας τοῦ κινήματος τοῦ παπα-Βλαχάβα.
Ἐπειδή μιλοῦσε γιά τή βασιλεία τοῦ Θεοῦ κατηγορήθηκε ὁ Ἅγιος ὡς στασιαστής καί ὁδηγήθηκε σιδηροδέσμιος μπροστά στόν Ἀλῆ Πασᾶ, διότι οἱ Τοῦρκοι ἀντιλαμβάνονταν τό περί τῆς βασιλείας τοῦ Θεοῦ κήρυγμα μέ κοσμικό ἀνατρεπτικό περιεχόμενο.

Ὁ Ἀλῆ Πασᾶς ἀνέκρινε τόν μάρτυρα, ὁ ὁποῖος κρατοῦσε στό στῆθος του ἕνα εἰκόνισμα τῆς Παναγίας, καί προσπαθοῦσε νά δημιουργήσει «συνενόχους», νά μπλέξει σέ ψευδῆ συνομωσία τούς ὀρθόδοξους Ἀρχιερεῖς τῆς Θεσσαλίας. Ἐπειδή δέν κατάφερε αὐτό πού ἤθελε, διέταξε νά βασανιστεῖ ὁ Ἅγιος μπροστά του λέγοντάς του εἰρωνικά: «Ἄς δοῦμε ἄν θά σέ ὑπερασπιστεῖ τώρα ( ἡ Παναγία)».

Οἱ δήμιοι ἔφεραν τόν μοναχό στά πόδια τοῦ τυράννου πού τόν ἔφτυσε κατά πρόσωπο. Τοῦ ἀπέσπασαν τήν ἁγία εἰκόνα, τοῦ ἔμπηξαν αἰχμηρές σφῆνες ἀπό καλάμια στά νύχια τῶν χεριῶν καί τῶν ποδιῶν καί τοῦ διαπέρασαν τούς βραχίονες. Ἀπό τό στόμα τοῦ μάρτυρος ἔβγαιναν μόνο οἱ λέξεις: «Κύριε ἐλέησον τόν δοῦλον σου, Βασίλισσα τῶν οὐρανῶν ἱκέτευε ὑπέρ ἡμῶν». Στή συνέχεια ἔσφιξαν γύρω ἀπό τό κεφάλι του ἁλυσίδα ἀπό ὀστᾶ, διατάζοντάς τον νά ὁμολογήσει τούς συνενόχους του. Ἡ ἁλυσίδα ἔσπασε ἀπό τό δυνατό σφίξιμο, ὁ μάρτυρας ὅμως δέν δυσανασχετεῖ, μόνο λυπᾶται πού οἱ βασανιστές του βρίζουν τόν Χριστό καί τήν Παναγία. Στή συνέχεια τόν ἔριξαν στή φυλακή.

Τήν ἑπομένη τόν κρέμασαν ἀπό τά πόδια καί ἄναψαν κάτω ἀπό τό κεφάλι του φωτιά, ὥστε νά καίγεται τό δέρμα τῆς κεφαλῆς καί νά πνίγεται ἀπό τόν καπνό. Τόν κατέβασαν τελικά φοβούμενοι μήπως πεθάνει γρήγορα. Τόν ξάπλωσαν κάτω καί τόν πλάκωσαν μ’ ἕνα βαρύ τραπέζι, πάνω στό ὁποῖο ἀνέβηκαν καί πηδοῦσαν γιά νά συντριβοῦν τά ὀστᾶ του. Τέλος, τόν θανάτωσαν μέ ἄλλο μαρτύριο.

Τόν ἔχτισαν μέσα σ’ ἕνα τοῖχο, ἀφήνοντας ἔξω μόνο τό κεφάλι γιά νά ἀναπνέει καί τόν ἔτρεφαν μάλιστα γιά νά παρατείνουν τήν ἀγωνία του. Ἔζησε τό μαρτύριο αὐτό δέκα ἡμέρες. Παρέδωσε τήν ἁγία του ψυχή μέ τά λόγια τοῦ Ἁγίου μάρτυρος Βαβύλα, ἐπισκόπου Ἀντιοχείας: «Ἐπίστρεψον, ψυχή μου, εἰς τήν ἀνάπαυσίν σου, ὅτι ὁ Κύριος εὐηργέτησέ σε».

Ἀπό τό μαρτύριο συγκλονίστηκε ἕνας ἀπό τούς παρόντες μωαμεθανούς, πίστεψε στόν Χριστό, βαπτίστηκε καί ἔλαβε τό ὄνομα Γεώργιος. Συνελήφθη στό Ἀγρίνιο ἀπό τούς ἀνθρώπους τοῦ Ἀλῆ καί ἔλαβε τόσο φρικτό θάνατο, ὅπως γράφει ὁ Pouqueville, πού δέν τολμᾷ νά τό ἀναφέρει.

Ἀπολυτίκιον, Ἦχος α’. Τῆς ἐρήμου πολίτης.

Σαμαρίνης τόν γόνον εὐσεβῶν τό κραταίωμα,
τόν νεοφανῆ Ἀθλοφόρον, τοῦ Σωτῆρος Δημήτριον,
τιμήσωμεν συμφώνως οἱ πιστοί· ἀθλήσας γάρ στερρῶς ὑπέρ Χριστοῦ,
Ἐκκλησίας ἀνεδείχθη νέος ἀστήρ, καί τῶν βοώντων πρόμαχος·
δόξα τῷ δεδωκότι σοί ἰσχύν, δόξα τῷ σέ θαυμαστώσαντι,
δόξα τῷ ἐκλπηροῦντι διά σοῦ, ἡμῶν τά αἰτήματα.

Μεγαλυνάριον

Χαίροις τῆς Ἠπείρου θεῖος βλαστός,
χαίροις Θεσσαλίας, λαμπαδοῦχος ὁ φαεινός·
χαίροις ὁ ἀθλήσας, στερρῶς ὑπὲρ Κυρίου,
Ὁσιομάρτυς χαῖρε, Χριστοῦ Δημήτριε.