Весь собор сложен из белого известкового камня, привезенного из Волжской Болгарии.
Собор имеет вид правильного четырехугольника, продолговатые стороны которого обращены к северу и югу. Восточная алтарная сторона выступает тремя полукружками, из которых среднее больше других. Западная, северная и южная стены разделяются каждая на три части тонкими колонками, которые идут от самой земли до кровли, и, дугообразно соединяясь между собой, вверху образуют круглые кокошники, а в самых стенах впадины. Посредине стен, кругом всего собора, идет роскошный узорчатый пояс. Своды, опираясь на четырех внутренних столбах, поддерживают высокий купол (фонарь, трибун), увенчанный шлемообразной главой с медным резным четырехконечным крестом.
Основной план Дмитриевского собора напоминает устройство храмов Византийского стиля, по которому строились древнерусские Киевские храмы, но главное отличие, резко выделяющее этот собор от одновременных архитектурных памятников церковного зодчества, — это наружные украшения, которыми испещрено почти все здание. Эти барельефы не имеют ничего себе подобного в произведениях византийского искусства, украшавших собой византийские храмы, и свидетельствуют о том, что в постройке собора учувствовали западные зодчие, создавшие свой особый архитектурный стиль, известный под именем романского, а у нас на Руси Владимиро-Суздаслького. Барельефные украшения были в небольшом количестве и на Успенском соборе, но на Дмитриевском соборе эта любовь романских зодчих к барельефным украшениям получила самое широкое применение: все стены на наружных впадинах между колонками, начиная от пояса до кровли, и самый купол были испещрены этими украшениями, состоящими из рельефно высеченных на камнях фигур святых, различных трав, птиц и животных, почти исключительно фантастических.
Распределение этих фугур в основных своих чертах одинаково во всех трех стенах, в особенности в впадинах. Главная и центральная фигура представляет неизвестного святого, сидящего на богато-убранном престоле с короной на голове и сиянием вокруг нее. По мнению одних – это Господь Вседержитель, по мнению других – царь и пророк Давид.
На западной стороне собора, по обеим сторонам сидящего на престоле изображены два ангела, благословляющие его, выше между двух птиц, похожих на голубей, изображен парящий ангел, ниже ангелов – два неизвестных животных, напоминающие леопардов, и два льва; еще ниже рядами помещены те же животные, грифоны и неизвестные птицы, которые чередуются с рядами различных трав и цветов. На северной стороне эта центральная величественная фигура святого окружена просто теми же птицами, львами, грифонами и другими чудовищными животными. Здесь фантазия художника получает большой простор и фантастические животные преобладают перед всеми прочими изображениями. Подобный же простор фантазии художника замечается и в средней и обеих боковых впадинах южной стены собора. Здесь между прочим изображен мне об Александре Македонском, возносящемся на небеса на грифонах. Под роскошным поясом, окружающим собор, размещены небольшие колонки, украшенные резьбой и соединенные между собой дугообразными перемычками. Между этими колонками размещены фигуры святых в святительских, царских, иноческих и воинских одеяний и меду ними выделяется фигура архидиакона Стефана с кадильнецей в руках и орарем на плече. Все святые на западной стене храма (22 фигуры) изображены сидящими на престолах, на южной же и северной стенах (по 24 фигуры на каждой) в стоячем положении с крестами, или свитками в руках, или с руками воздетыми на молитву. Фантастические звери, птицы, цветы и травы и здесь окружают святых, но в гораздо меньшем количестве. На куполе фигуры святых помещены в круглых медальонах и чередуются с орнаментом и з цветов и деревьев.
К сожалению, до сих пор нет точного и обстоятельного объяснения этих украшений. Существует несколько объяснений, более или менее неполных и во всяком случае неудовлетворительных. Одни видят в этих изображениях иллюстрацию слов псалмопевца Давида: «Всякое дыхание да хвалит Господа». Другие предполагают здесь указание на одно из мест Апокалипсиса: «И всякое создание, еже есть на небеси, и на земли, и под землею, и на мори, яже суть, и сущая в них, все слышах глаголющая сидящему на престоле и Агицу благословение, и честь, и слава, и держава во веки веков. (Апок V гл. 13 ст.). Граф Строганов сделал попытку объяснить некоторые из изображений, намекающие на сцены из цирка, обстоятельствами из жизни св. Димитрия Солунского, покровительствовавшего одному бойцу в цирке. Но все эти толкования недостаточны и не объясняют всех изображений, помещенных на стенах собора.
В храме ведут трое входных дверей с запада, севера и юга, дугообразные арки которых также украшены тонкой резьбой на камне. Свет проникает в храм через длинные, щелеобразные окна со внутренними и наружными большими откосами.
В 1883 г. тщанием и усердием соборного старосты, купца В. Н. Муравкина, недалеко от собора была построена небольшая, в древнерусском вкусе, звонница, в которой помещается вместе с тем духовная печь с проведенными из нее в самый собор трубами, благодаря чему весь собор сух и нет более опасности для фресок погибнуть от сырости.
Изображение на Дмитриевском соборе, г. Владимира, якобы
имеется изображение «Александра Македонского».
Но это совсем не так, подобное изображение имеет более глубокий
исторический смысл.