В сборнике Государственной публичной библиотеки (конец XVII – XVIII вв.) есть общая молитва Дмитрию Андреевичу и преподобному Игнатию. В 1737 г. на подворье Спасо-Прилуцкого монастыря в Москве существовала церковь во имя Дмитрия Андреевича и преподобного Игнатия. В начале XIX в. митрополит Евгений (Болховитинов) внёс имя князя в список святых Вологодской епархии. Во второй половине XIX в. в тюремной церкви Вологды находилась икона Пресвятой Богородицы «Всех скорбящих Радосте», которая, согласно преданию, являлась родительским благословением Дмитрию Андреевичу и его брату (по мнению исследователей, этот образ не мог принадлежать угличским князьям, т.к. данная иконография возникла не раньше последней трети XVII в. под влиянием католического искусства). Канонизация Дмитрия Андреевича подтверждена включением его имени в Собор Вологодских святых (празднование установлено в 1841 г.) и в Собор Ростово-Ярославских святых (празднование установлено в 1964 г.). Изображения Дмитрия Андреевича (в княжеских одеждах, без бороды) встречаются в цикле миниатюр Шумиловского тома Лицевого летописного свода 1570 гг. в рассказе о взятии под стражу князя Андрея Васильевича Угличского и его сыновей (Российская национальная библиотека). По мнению исследователей, именно Дмитрий Андреевич (согласно надписи на накладном серебряном венце: «Св. прп. князь Димитрий», хотя он не принимал пострига) изображён на иконе «Господь Вседержитель с предстоящими и припадающими Вологодскими святыми» третьей четверти ХVII в. из иконостаса собора Спаса Всемилостивого Спасо-Прилуцкого монастыря (Вологодский музей-заповедник), поскольку с противоположной стороны в том же ряду находится его брат – преподобный Игнатий Прилуцкий. Дмитрий Андреевич представлен вполоборота влево, в третьем ряду сверху, в правой части композиции, как средовек с большими залысинами и короткой окладистой бородой, контур головы округлый. Одежда святого – ряса и параман (?) – значительно отличается от одеяний других преподобных, изображённых в мантиях, с куколями на голове или плечах. Другое изображение – на аналогичной иконе XVIII в. (Вологодский музей-заповедник), как полагают исследователи, устюжского мастера. Живописный образ князя находился на его гробнице, устроенной в 1896 г.