В 1071–1072 гг. Сирмий вошёл в состав Венгрии, после чего местные церкви перешли в юрисдикцию латинского Калочско-Печского архиепископа. В 1231 г. Римский папа Григорий IX восстановил Сирмийское (Сремское) епископство с кафедрой в бенедиктинском монастыре св. Стефана в Баношторе. В середине XIII в. впервые упоминается о существовании церкви св. Иринея в Сирмии (ecclesia sancti Irenei Syrmiensis), при которой функционировал капитул каноников. Точное местоположение церкви исследователям неизвестно. По мнению ряда исследователей, её можно отождествить со средневековым храмом в Мачванска-Митровице, на правом берегу Савы. В IV в. здесь, напротив Сирмия, располагался один из пригородных некрополей, где был сооружён мартирий, по предположению исследователей в форме триконха (исследован не полностью). В VI в. мартирий сгорел, в X–XIII вв. на его месте были последовательно сооружены три новые церкви, последняя из которых могла принадлежать латинскому капитулу. Неизвестно, какому святому был изначально посвящён мартирий, тот факт, что в Х в. его руины ошибочно называли древним храмом Иринея, по мнению исследователей, скорее всего, объясняется утратой местной церковной традиции. Однако, по мнению В. Поповича, мартирий можно связать с почитанием Иринея: храм был расположен рядом с римским мостом через Саву, который отождествляется с Базентским мостом, где был казнён святой. Капитул Иринея перестал функционировать в первой половине XVI в. в связи с турецким нашествием. Возрождение почитания Сирмийских мучеников началось после вхождения Сремска-Митровицы в состав империи Габсбургов (1718 г.). В конце XVIII в. в городе построили новую православную церковь Димитрия Солунского, где были изображены Ириней и другие Сирмийские мученики. В 1811 г. была построена католическая церковь Димитрия Солунского, позднее вновь освящённая во имя Иринея (с 1991 г. храм имеет статус малой базилики). В 1994 г. в Сремска-Митровице заложили православная церковь св. Сирмийских мучеников Димитрия и Иринея (храмовый праздник отмечается в первую Неделю после дня памяти пророка Илии). Ириней упоминается в древних и современных богослужебных книгах (например, 22 августа в Типиконе Великой церкви IX–XI вв.; 23 августа в современной греческой Минее), однако о составе богослужебного последования святого исследователям известно очень мало: в греческих рукописях сохранился канон Иринею, составленный гимнографом Иосифом, с акростихом «Мирную мне, мучениче, испроси благодать. Иосифово», четвёртого гласа, ирмос (начало: «В место скинии Бога чудесной»).