Die Errichtung der Demetriuskathedrale, (russisch: Dmitrijewski), hat in Wladimir im Jahre 1194 angefangen, als Wladimir, Sohn des Großfürsten Wsewolog Bolschoje Gnesdo, (deutsch: Großes Nest), zur Welt kam. Diese kleine Kathedrale mit einer Kuppel wurde dem Schutzpatron des Großfürsten Wsewolog, (als Dimitri getauft), dem Heiligen Demetrios von Thessalonik geweiht. Die Kathedrale wurde in drei Jahren erbaut, 1197 wurden hierher seltenste Reliquien gebracht: ein Brett vom Sarg des Märtyrers Demetrios und ein Teil seiner mit Blut getränkten Kleidung. 1380 hatte Fürst Dmitri Donskoi diese Heiligtümer in die Moskauer Mariä-Entschlafens-Kathedrale bringen lassen.
Die Demetriuskathedrale überrascht durch ihre anmutigen Proportionen, ihre wunderschöne Ausstattung und ihre berühmten Steinschnitzereien, welche ihren ganzen oberen Teil verzieren. Auf den Bas-Reliefs kann man Bibelfiguren, Fabelwesen und Pflanzenornamente entdecken. Auf allen Fassaden kann man die Könige David oder Salomo sehen. Auf der südlichen Fassade ist der zum Himmel empor steigende Alexander von Makedonien dargestellt. Auf der nördlichen Fassade befindet sich die Porträtbüste des Fürsten Wsewolod mit Kindern, auf dem Arm hält der Fürst seinen neugeborenen Sohn. Die Sujets der westlichen Fassade erinnern an die Heldentaten von Herakles. Im 15. Jahrhundert verlor die Kathedrale ihre Bedeutung als Fürsten-Kathedrale, im 17. und 18. Jahrhundert hatte sie mehrmals gebrannt. Auf Befehl des Zaren Nikolaus I. wurden in den Jahren 1837-1839 die Galerien und Treppentürme abgebaut, dabei wurde der Putz unsachgemäß abgetragen, die uralten Fresken wurden beschädigt. 1919 wurde die Kathedrale geschlossen, seitdem funktioniert sie nicht mehr. Die Ikonostase aus dem 19. Jahrhunderts wurde ausgebaut, das Gebäude wurde zu einem Lagerraum umfunktioniert. Heutzutage gibt es hier keine Ikonostase, nur ein uraltes durchbrochenes Kreuz. Von den Wandmalereien ist nur ein Fragment des Freskos, „Das Jüngste Gericht“, aus dem 12. Jahrhundert erhalten geblieben. Eine ständige Exposition erzählt die Geschichte der Kathedrale. Im Jahre 1992 wurde die Kathedrale auf die Liste des UNESCO-Weltkulturerbes gesetzt. Von der Aussichtsplattform der Demetriuskathedrale öffnet sich der Ausblick auf das Kljasma, Mariä-Geburt-Kloster und den Eisenbahnbahnhof.