Святитель ночью явился князю и предложил ему доставить в Великий Новгород из киевского Софийского собора круглую икону с изображением Николая Чудотворца, чтобы излечиться от недуга. Князь дал обет – установить в Великом Новгороде почитание этого чудотворного образа. Он отправил за иконой в Киев своего боярина и приближённого клирика. Однако уже в начале пути на озере Ильмень княжеские люди попали в сильный шторм. Им пришлось пережидать его три дня и три ночи на одном из островов. На четвёртый день повар, отправившийся за водой, обнаружил на берегу (или плывущим по озеру) круглый кусок дерева, который и оказался иконой святителя Николая. Путешественники решили вернуться в Великий Новгород, где чудотворному образу была устроена торжественная встреча. Узнав о прибытии своих людей с иконой, князь почувствовал себя лучше и пошёл в церковь, после чего окончательно выздоровел. На пригорке у княжеского двора на средства князя и его бабки княгини Анны вскоре была воздвигнута Николо-Дворищенская церковь. Евгений Евстигнеевич Голубинский писал о времени установления церковного почитания Мстислава Владимировича довольно неопределённо: «...Должно думать, что более или менее вскоре после его кончины было установлено совершать местную в частнейшем смысле память его при гробе, который находился в построенном им самим Киевском Феодоровском монастыре; а основанием к установлению памяти должны быть считаемы совершавшиеся или совершившиеся при гробе чудеса, ибо в сказании говорится, что кончина князя была ознаменована чудом. Празднование памяти Мстислава, не известное в позднейшее время, вероятно, прекратилось вместе с тем, как прекратил своё существование Феодоровский монастырь, стенами которого оно ограничивалось; Феодоровский монастырь прекратил своё существование, по всей вероятности, с нашествием монголов». В правление царя Ивана IV Васильевича Грозного установилось поминание Мстислава Владимировича как одного из представителей правящей династии московских Рюриковичей. Так, например, между 1 октября 1556 г. и 30 января 1557 г. его имя было включено в Царский синодик, который был послан патриарху Иоасафу II в Константинополь, чтобы поминать русских князей на патриарших богослужениях в Константинополе и на Святой Горе Афон. Канонизация Мстислава Владимировича подтверждена включением его имени в Собор Новгородских святых, празднование которому было возобновлено 10 июля 1981 г. (Собор установлен около 1831 г.). Святому есть тропарь.