Репрезентативный великокняжеский храм был придворной церковью резиденции Всеволода Большое Гнездо. в летописи нет упоминания о храме, его можно найти только в некрологе Всеволода. Относительная датировка строительства устанавливается по косвенным данным как 1194-97.
Первоначально храм был окружен закрытыми галереями, доходившими до уровня аркатуры; перед западным фасадом находились две лестничные башни. Пропорции споскойны и величественны, в облике храма нет подчеркнутого вертикализма, свойственного Успенскому собору Андрея Боголюбского и церкви Покрова на Нерли.
Фасады богато украшены белокаменными рельефами, сочетающими фигуративные изображения и растительные орнаменты. Вероятно участие в возведении собора русских мастеров; возможно, их участием объясняется усиление роли орнаментальных мотивов и плоскостная трактовка части рельефов. Колонки аркатурного пояса опираются на повисающие в воздухе консоли - мотив трактован менее рационально, чем этот же элемент на фасадах Успенского собора Андрея Боголюбского (где колонки зрительно опираются на уступ отлива).

Сюжеты рельефов:
скульптура сосредоточена в верхней части фасадов над аркатурным поясом.
Между колонками аркатурного пояса - фигуры святых. В поясе западного прясла северного фасада - фигуры Бориса и Глеба. В центральном тимпане каждого из трех фасадов (западного, южного и северного) - изображение царя Давида - псалмопевца.
В восточной закомаре южного фасада - Вознесение Александра Македонского (Александр - в корзине, которую тянут наверх два грифона, которые тянутся за приманкой - двумя львятами в руках императора).
В восточной закомаре северного фасада - предп. изображение Всеволода с сыном Дмитрием на коленях и поклоняющихся ему сыновей (Воронин Н.Н.)
В интерьере - изображения лежащих львов в импостах столбов под барабаном.

Интерпретация сюжетов скульптуры Дмитровского собора (а также других владимирских памятников) остается спорной.

Наиболее вероятна их связь с текстом псалма Давида "всякое дыхание да хвалит Господа"
Другие трактовки:
- изображение "собора всей твари"
- иллюстрация "Голубиной книги"
- или "Беседы трех святителей"
- выражение репрезентативного начала, основная идея - прославление княжеской власти (фигуры львов - символов власти, включение композиции Вознесение Александра Македонского)

Замененные в XIX в. рельефы:
Большинство фигур в аркатурном поясе (их отличает плоскостность, грубоватая обработка)
Крещение в западном тимпане южного фасада

Повреждения, перестройки, изменения:
XVI, XVIII - собор горел
1837-1839 - реставрирован по распоряжению Николая I. Ошибочно разобраны древние галереи и лестничные башни, заменена часть рельефов. Здание, потерявшее поддерживающие его объемы галерей и башен, начало разрушаться - лопнули паруса и подпружные арки, началось расслоение столбов.
1952 - реставрация А.В. Столетова, спасшая памятник от разрушения.

Живопись:
Роспись XII в. с изображением Страшного суда сохранилась на сводах хор. Раскрыта в 1918.
В центральной части - фигуры двенадцати апостолов и ангелы, на юго-западном своде - Шествие праведников в рай; Богоматерь на троне и праотцы в раю.
Живопись южной части центрального свода хор, вероятно, принадлежит кисти греческого мастера; напротив, в северной части - русского.

Литература:

Воронин Н.Н. Владимир. Боголюбово. Суздаль. Юрьев-Польской. М., 1965. С.67-86.
Косаткин В. Димитриевский собор во Владимире. Владимир, 1914.
Мацулевич Л.А. Хронология рельефов Димитриевского собора во Владимире-Залесском. // Ежегодник Российского института истории искусств. Т.1. Пг., 1922. С. 253-299.
Малицкий Н.В. Поздние рельефы Димитриевского собора в г. Владимире. // Труды Владимирского научного общества по изучению местного края. В. V. Владимир, 1923. С.3-46.
Грабарь И.Э. Фрески Димитриевского собора во Владимире.//Русское искусство. 1923. №2-3. С.41-47.
Воронин Н.Н. Скульптурный портрет Всеволода III. // Краткие сообщения Института истории материальной культуры АН СССР. В. XVIII. М., 1947. С. 61-65.
Рикман Э.А. Изображение бытовых предметов на рельефах Димитриевского собора во Владимире. // Краткие сообщения Института истории материальной культуры АН СССР. В.XLVII. М., 1952. С.23-40.
Казаринова В.И. К вопросу о тектонике в архитектуре. // Вопросы теории арзитектурной композиции. В. I. М., 1955. С.28-37.
Даркевич В.П. Подвиги Геракла в декорации Димитриевского собора во Владимире. // Советская археология. 1962. №4.