Работая над Четьими Минеями, святой подвижник одновременно настоятельствовал в монастырях Западной Руси. В 1701 году Петр I вызвал архимандрита Димитрия в Москву. В Успенском соборе Кремля состоялась его хиротония в митрополита Тобольского, но из-за телесных немощей святитель не смог выехать в Сибирь и вскоре получил новое назначение - на древнюю Ростовскую кафедру. В Ростове святитель создал духовную школу, в которую открыл доступ детям из всех сословий. Обучение в школе строилось по латинскому, киевскому образцу. Но в отношениях между воспитанниками и учителями не было бездушного формализма и казенщины; они согревались взаимной заботой, доброжелательством, христианской любовью. Ученики много гуляли, катались в лодках по озеру Неро; по праздникам произносили «предики», ставили на сцене пьесы на темы библейской и христианской истории, которые писал для них сам святитель. Святой Димитрий часто посещал классы, в долгие зимние вечера толковал особенно даровитым воспитанникам Ветхий Завет, а летом - Новый. Он исповедовал и причащал учеников, дарил им деньги, угощал их в архиерейском доме и у себя на даче за городом. Для развлечения семинаристов заведена была по образцу латинских коллегий игра: лучший ученик именовался «императором», и его с церемониями усаживали за особое место. Рядом с «императором» сидел второй ученик - «сенатор». Вся обстановка в семинарии, скорее семейная, чем официальная, скрашивала жизнь оторванных от родного дома школяров.
Много сил потратил святитель на противодействие распространен-ному в Ростовской епархии расколу. Против старообрядчества направлено его обширное полемическое сочинение «Розыск о брынской вере», в котором вскрывается главный корень раскола - недостаток любви. В Ростове святой Димитрий трудился над еще одним сочинением, которое скромно названо им «Келейным летописцем». «Летописец» представляет собой комментированную библейскую историю, доведенную до борьбы Иакова с ангелом.
Еще в юности святитель прославился как проповедник. В Ростове его проповеднический дар раскрылся с особой силой. Проповедовал он почти за каждой службой. Его проповеди носили характер отеческой беседы с родными и дорогими ему чадами. Задушевный тон, жизненность тематики, простота и естественность слога сочетались в этих проповедях с образностью и духовностью. Проповеди святителя не лишены обличительного пафоса. В одной из них он смело говорит о царящей в мире социальной неправде, и для обличения её находит сильные слова:
