В иконописных подлинниках предписывается изображать Марию Димитриевну в одеждах княгини: «На главе плат, в шубе княжеской киноварь, испод голубой, руце молебны» (Российская национальная библиотека, 1820 гг.), её образ уподобляется образу равноапостольной княгини Ольги (Библиотека Академии Наук, конец XVIII в.). Другим иконографическим вариантом является изображение Марии Димитриевны как преподобной. Образы Марии Димитриевны немногочисленны, обычно она представлена в паре с супругом – княязем Довмонтом (Тимофеем). Изображения Марии Димитриевны, созданные раньше XVI в., не сохранились. Исследователи полагают, что из Мирожского монастыря происходит почитавшаяся там чудотворная Мирожская иконаБожьей Матери (вторая половна XVI в. (1583 г.?), ныне в Псковском историко-архитектурном музее-заповеднике). Судя по иконографическим признакам, исследователи полагают, что она является списком утраченной вотивной иконы, выполненной при жизни князя Довмонта и Марии Димитриевны в 1280–1290 гг. и включавшей их образы; с 1567 г. древняя икона находилась в Троицком соборе, затем, по преданию, была увезена в Москву Иваном IV Васильевичем Грозным или, согласно одной из гипотез, погибла в 1609 г. во время пожара в Пскове. На сохранившейся иконе из Псковского историко-архитектурного музея-заповедника Мария Димитриевна и князь Довмонт (оба с нимбами) изображены в небольшом масштабе по отношению к образу Пресвятой Богородицы, Которой они предстоят в молении. Богородица, воздевая руки, осеняет чету и покрывает их краями мафория. Мария Димитриевна показана в развороте влево на три четверти, голова покрыта полосатым платом, поверх платья – шуба с меховой оторочкой. В киноварной надписи рядом с фигурой Марии Димитриевны она названа Домантовой женой и дочерью (а не внучкой) Александра Невского («Бл(а)говерная кн(я)гиня Мария Домант... жена дщерь великаго кн(я)зя Александра Н[ев] // скаго»). Большинство (в том числе поздних) изображений Марии Димитриевны представлено на списках Мирожской иконы XVI в. (например, с фигурами князя Довмонта и Марии Димитриевны входил в программу росписи 1870 гг. храма Христа Спасителя в Москве, на восточной стене придела во имя князя Александра Невского и был повторен в воссозданной в конце XX в. росписи). На иконе «Святые князь Довмонт и княгиня Мария» из собрания Александра Ивановича Анисимова (вторая половина XVI в., Третьяковская галерея), которая, как полагают исследователи, происходит из псковского Троицкого собора, супруги (оба с нимбами) представлены в рост, в молении Святой Троице, изображённой в левом верхнем углу.