В начале XVII века появляются первые иконы «нового чудотворца». На них юный царевич, облаченный в царские одежды и венец, изображается с молитвенно поднятыми перед грудью руками в предстоянии благословляющей Деснице («во облаце рука Спасителева»). Наиболее ранней среди этих икон считается образ из Архангельского собора Московского Кремля, находившийся возле раки святого с северной стороны юго-восточного столпа храма (ныне — в ГИКМЗ «Московский Кремль»). Его иконография и размер были в точности повторены государевым иконником Назарием Савиным Истоминым, в 1622 году исполнившим аналогичный образ по заказу именитого человека Андрея Семеновича Строганова в связи с рождением у него сына, нареченного во имя царевича Димитрием. Эта икона (ныне — в СИХМ) была установлена в иконостасе домового храма Строгановых — Благовещенском соборе Сольвычегодска.

К XVII веку относится формирование иконографии святого Димитрия в лицевом шитье. Сохранились пять надгробных покровов царевича (ГИКМЗ «Московский Кремль»), вышитых в московских мастерских для возложения на его раку в Архангельском соборе (серебряная рака была устроена в 1628–1630 годах по велению царя Михаила Федоровича московским серебряником Гаврилой Овдокимовым «с товарищи»; уцелела ее крышка), и три подвесные пелены к образу Назария Савина в Благовещенском соборе Сольвычегодска (СИХМ; ГРМ, ДРТ-206).Последние создавались по инициативе сына Андрея Семеновича, Дмитрия Андреевича Строганова (около 1622–1670), чьим небесным патроном являлся святой Димитрий Угличский. Пелены вышивались в мастерской его жены, Анны Ивановны Строгановой (урожденной Злобиной).

С середины XVII века образ святого Димитрия на иконах и в лицевом шитье нередко сопровождался эпизодами из его жития: сценами убиения, суда и расправы над убийцами. Возможно, это усложнение иконографии также было санкционировано Строгановыми. В качестве дополнительного эпизода сцена убиения царевича появляется уже на двух пеленах к образу Назария Савина (1651, 1654). Впоследствии вышивальщицы создают и небольшие подвесные пелены с этим сюжетом. На них, наряду с образом святого в рост, представлено заклание коленопреклоненного царевича. Новомученик изображен с молитвенно поднятыми перед грудью руками. Позади него — убийца, подносящий к горлу мальчика нож, и слетающий ангел, принимающий на руки душу убиенного. Характерны пространные надписи, сопровождающие изображение и называющие имя убийцы: «Никитка Качалов».

В качестве самостоятельной иконографии святого Димитрия Угличского могут быть рассмотрены его образы в группе с другими святыми. Одной из ранних иконографий такого рода является изображение царевича в паре с другим угличским святым — князем Романом (она берет начало в строгановском изобразительном искусстве 1620-х годов). Первый известный пример — икона святых Димитрия и Романа, приписываемая мастеру Прокопию Чирину, также происходящая из Благовещенского собора в Сольвычегодске (ДРЖ-2053). В дальнейшем наряду с парными изображениями Димитрия и Романа получат распространение и образы нескольких угличских святых, предстоящих Христу или Богоматери. В их состав входят преподобные Паисий Угличский, Варлаам Улейминский, Кассиан Учемский и другие. Надежда Пивоварова. Святой царевич Димитрий Угличский // Электронный каталог «Святые земли русской». СПб. 2010. С. 313.