Nu se știe cat timp s-a nevoit Sfântul Dimitrie cel Nou in pestera si nici cand a trecut la cele vesnice. Traditia spune ca inainte de a muri, s-a asezat singur intre doua lespezi de piatra, ca intr-un sicriu, fiind acoperit in timp de apele raului. Moastele sale au ramas multa vreme sub ape, pana cand o copila care patimea de duh necurat a avut o revelatie: i s-a aratat Sfantul Dimitrie Basarabov, care i-ar fi spus: "Daca parintii tai ma vor scoate din apa, eu te voi tamadui". Parintii vor merge la locul indicat in vis, langa raul Lom, si vor gasi trupul neputrezit al sfantului intre doua pietre.
Moastele Cuviosului Dimitrie vor fi duse si asezate in biserica din Basarabi. In traditia bisericeasca, un domnitor al Tarii Romanesti, al carui nume nu este mentionat, a platit o suma mare de bani pentru aducerea moastelor Cuviosului Dimitrie in Bucuresti. Delegatia nu a reusit sa intre in acest oras, deoarece caii nu au vrut sa mai mearga. In aceasta situatie, membrii delegatiei au hotarat sa traga la sorti, pentru a stabili drumul pe care vor merge cu moastele Sfantului Dimitrie. La sorti a cazut drumul spre Basarabi, si astfel, moastele au fost reasezate in biserica din Basarabi. Au stat in aceasta biserica pana in timpul razboiului ruso-turc (1768-1774), cand generalul rus Petru Salticov, trecand prin satul Basarabov, a luat moastele cu intentia de a le trimite in Rusia. Insa, la rugamintea lui Hagi Dimitrie, negustor de origine macedoromana, precum si a mitropolitului Grigorie II al tarii Romanesti, le-a daruit poporului roman. Moastele au fot asezate cu cinste, in iunie 1774, in actuala catedrala patriarhala din Bucuresti.
Mentionam ca racla cu moastele Cuviosului Dimitrie a fost scoasa in procesiune pe strazile Bucurestiului de mai multe ori. Astfel, in 1815, din porunca domnitorului Caragea, pentru a se pune capat epidemiei de ciuma, in 1831, la cererea generalului Paul Kiseleff, in speranta opririi epidemiei de holera si in 1827, in timpul lui Grigore Ghica, pentru ploaie. Generalizarea cultului Cuviosului Dimitrie a fost hotarata in sedintele Sfantului Sinod al Bisericii Ortodoxe Romane, dintre anii 1950-1955.
Sfântul Dimitrie a fost primit cu mare bucurie și evlavie în România. Aducând multe binecuvântări orașului și țării, evlavia credincioșilor față de acesta a crescut mereu. Se obișnuia a scoate moaștele sale în procesiune prin oraș sau pe câmpuri în vremea epidemiilor, a secetei sau ploilor. În ziua de prăznuire a Sfântului, uneori chiar dinainte, racla cu moaștele Sfântului este deschisă, spre a fi cinstită de credincioși.
În perioada comunistă, pelerinajele la moaștele Sfântului nu au mai putut avea aceeași amploare. Totuși evlavia credincioșilor față de dânsul nu a scăzut, iar el a continuat să ocrotească orașul, țara și Patriarhia însăși. În anul 1950, Sfântul Sinod al Bisericii Ortodoxe Române a decis generalizarea cultului său în întreaga Biserică Ortodoxă Română, ceea ce s-a și făcut, printr-o slujbă specială, în 27 octombrie 1955.
După mărturia fericitului întru adormire patriarh Teoctist, ajutorul Sfântului Dimitrie s-a făcut simțit și în ultimii ani ai comunismului, când regimul Ceaușescu a încercat, fără succes, mutarea Patriarhiei de la locul său.
După căderea comunismului, pelerinajele s-au reluat, crescând în amploare an de an, spre a ajunge unul din cele mai importante din România, după cel al Sfintei Parascheva de la Iași. Racla cu moaștele sfântului, deschisă, este scoasă în fiecare an spre cinstire de către credincioși, fiind așezată sub un baldachin, lângă Catedrala Patriarhală din București.
În anul 2005, o icoană cuprinzând părticele din moaștele Sfântului a fost dăruită de Sfântul Sinod al Bisericii Ortodoxe Române Bisericii Bulgariei, fiind așezată în mănăstirea de la Basarabovo, locul unde s-a nevoit sfântul.
Datorită numărului mare al credincioșilor veniți, care stau ore, uneori zeci de ore la rând spre a se închina Sfintelor Moaște la Catedrala patriarhală din București, numărul zilelor în care racla este așezată spre cinstire aici a crescut progresiv, ajungând în 2008 la șase zile (23-28 octombrie). Cu ocazia pelerinajului din 2008, spre bucuria credincioșilor evlavioși, au fost aduse din Grecia, spre cinstire împreună cu moaștele Sfântului Dimitrie cel Nou, părticele din moaștele Sfântului Apostol Pavel.
