Наследник престола родился в день «чудотворныя иконы Казанския, во время всенощного пения», в связи с чем царь Алексей Михайлович повелел праздновать 22 октября «во всех городах по вся годы»[4]. Таким образом осенняя «Казанская» стала в России общегосударственным праздником[5].
К крещению царевича была создана мерная икона с изображением святого Дмитрия Солунского, помещенная в Архангельский собор. Она иконографически совпадала с аналогичной мерной иконой святого Дмитрия Солунского, написанной веком ранее для другого царевича Дмитрия — Дмитрия Углицкого.
Скончался внезапно, во младенчестве. Погребён в Архангельском соборе Московского Кремля.
Надпись на надгробии: «Лета 7158 октября в 6 день на память святаго апостола Фомы преставися государя царя и великого князя Алексея Михайловича всея Русии сын благоверный царевич князь Димитрий Алексеевич всея Русии в ночи в 11 часу с пятницы на суботу»[6].