С осени 1918 г., после эмиграции Ширинского-Шихматова, усилилась тенденция превращения Палестинского общества в сугубо научную организацию. В начале 1919 г. Дмитриевский специально ездил для обсуждения изменений в уставе в Москву и пытался противиться такому направлению. Вскоре он отошёл от дел общества и воспользовался приглашением Астраханского университета занять кафедру греческого языка. После возвращения из Астрахани в 1922 г. он застал разгром архива и библиотеки Палестинского общества, осуществлённый после ареста Юшманова в 1921 г. Тогда же погибли и документы Николо-Александровского храма, до 1919 г. хранившиеся у Юшманова как у исполняющего должность председателя церковного совета. К деятельности в храме Дмитриевский больше не возвращался (по крайней мере, в списках двадцатки он не числился). В 1922 г. Дмитриевский был арестован по обвинению в скрытой агитации против кампании по изъятию церковных ценностей. Поводом для ареста послужил поданный им в комиссию протест против изъятия предметов церковной утвари XVII–XVIII вв., имевших большую историческую и художественную ценность. В архиве хранятся документы, касающиеся его пребывания под следствием: «Объяснительная записка А.А. Дмитриевского по поводу обвинения его в «скрытой агитации» против изъятия церковных ценностей»; «Обвинительное заключение следователя по важнейшим делам Астраханского губюста по делу о сопротивлении А.А. Дмитриевского и др. против изъятия церковных ценностей в пользу голодающих от 18 сентября 1922 г.» В объяснительной записке Дмитриевский отвергает выдвинутые в его адрес обвинения и обосновывает свои действия, в том числе и выступления на собраниях церковных общин в защиту исторических ценностей, ссылаясь на соответствующие пункты Декрета об отделении церкви от государства, Постановления ВЦИК об изъятии церковных ценностей и инструкций по их выполнению, данных комиссиям. Говоря о нарушениях пункта инструкции об изъятии ценных предметов в присутствии представителя отдела музеев, Дмитриевский приводит пример с серебряной ракой св. Александра Невского, которую отстояли представители Главмузея и Эрмитажа, присутствовавшие при вскрытии мощей в Петрограде. В обвинительном заключении кроме имени Дмитриевского перечислены имена 15 священнослужителей, также обвинённых в сокрытии ценностей при сличении списков. Пять человек были освобождены за недоказанностью вины, дела остальных после шестимесячного пребывания в тюрьме были переданы в суд с обвинениями по статьям 69, 80 (п. 3), 91, 108 и 180 (п. 3) УК РСФСР. В свою защиту на суде Дмитриевский говорил о произволе комиссии по изъятию ценностей в Астрахани и о признании её председателя в том, что он не имел никакого понятия о научной ценности церковных предметов, не читал инструкцию, данную из центра руководству комиссии, не имел в составе комиссии ни одного сведущего человека. Дмитриевский был осуждён на год условно и выпущен на свободу в октябре 1922 г. (по его словам, «из суда вышел при восторженных овациях публики»). В январе 1923 г., после закрытия Астраханского университета, Дмитриевский остался без работы и вернулся в Петроград, поселился в части своей прежней квартиры в доме, некогда принадлежавшем ИППО (Мытнинская ул., д. 10, кв. 10). 24 января 1923 г. он обратился с письмом к академику С.Ф. Платонову с просьбой найти ему работу в Петрограде.