Два года спустя переведен был святой Димитрий в Спасский монастырь Новгород-Северска; это уже был последний, коим управлял он, будучи попеременно настоятелем пяти обителей и двукратно одной Батуринской. В начале 1700 года окончена была печатанием в лаврской типографии третья весенняя четверь его Минеи за март, апрель и май и архимандрит лавры Иоасаф Кроковский в залог особой своей благодарности к подвигу трудившегося прислал ему благословение: икону Богоматери, подаренную царем Алексеем Михаиловичем митрополиту Петру Могиле. Царская икона, принесенная Димитрию бывшим архимандритом Никоном Московскою Донского монастыря, была как бы вторичным предвестием зова будущего святителя в первопрестольную Москву, Малороссия уже лишалась своего светильника, которому подобало воссиять на свещнике архиерейских кафедр Сибири и Ростова, дабы с высоты их светить всей Церкви Российской. Императору Петру Великому желательно было распространить свет христианства между инородцами недавно завоеванной Сибири, дабы его благодатное действие могло приникнуть и до дальних пределов Китая. По совещании со святейшим патриархом Адрианом, решился он искать в более образованной тогда Малороссии достойного человека, могущего совместить обязанности проповедника язычников с саном святительским на кафедре Тобольска, осиротевшей после кончины благоговейного митрополита Павла. Варлааму Киевскому предписано было прислать в столицу кого-либо из архимандритов или игуменов, мужа ученого и жития непорочного, для кафедры Сибирской, который, с помощью Божией, мог бы обратить закоснелых в слепоте идолослужения к познанию истинного Бога. Новый пастырь должен был привести с собою двух или трех иноков, которые бы изучили языки китайский и монгольский, дабы служить при вновь устроенной в Пекине церкви. Так далеко и благодетельно досягал орлиный взор великого преобразователя, и митрополит Варлаам не судил никого более достойным этой высокой степени, как архимандрита Северского, известного ему по своей добродетели и учености.

Димитрий, прибыв в Москву в феврале 1701 года, не застал уже в живых благодетеля своего, патриарха Адриана, и приветствовал государя красноречивым словом, в котором изобразил достоинство царя земного, как носящего на себе образ Христов. Месяц спустя, на 50-м году от рождения, был он рукоположен в митрополита Сибирского преосвященным Стефаном Яворским, митрополитом Рязанским, который и сам недавно возведен был в сан этот из игуменов Киевского Николаевского монастыря с назначением в местоблюстители патриаршего престола. Ему поручено было от царя заведование всеми делами упраздненной патриархии. Однако здоровье нового митрополита Сибирского, поколебавшееся от непрестанных занятий, не в силах было бы бороться с суровым климатом дальней его епархии, и притом любимый предмет занятий всей его жизни остался бы неоконченным. До такой степени тревожила мысль эта любителя святых, что он даже впал от того в тяжкую болезнь, и благосклонный государь, узнав при своем посещении о причине болезни, успокоил его царским словом и дозволил на время остаться в Москве в ожидании ближайшей епархии. Не без промысла Божия продлилось более года пребывание его в столице; пришелец Малороссии имел время познакомиться с деятелями государственными и церковными того края, куда вызван был святительствовать в трудную годину преобразований. В Москве началась и дружественная связь его с митрополитом Стефаном, которого мало знал в Киеве; они поняли друг друга, и приязнь их основана была на взаимном уважении, хотя святой Димитрий всегда старался воздавать глубочайшее уважение местоблюстителю патриаршего престола, как бы самому Патриарху. Во время продолжительной своей болезни в кельях Чудова монастыря, сблизился он с некоторыми учеными из монашествующих, Кириллом и Феодором, которые были справщиками типографии; тут же нашел и своего старого друга инока Феолога, и все трое оказали ему впоследствии много услуг для его ученых занятий, по предмету которых вел с ними постоянную переписку. Книги о житиях святых и частое проповедание слова Божия приобрели ему в Москве любовь и уважение знатных лиц. Вдова царя Иоанна Алексеевича, царица Параскева Феодоровна, пользовавшаяся особенным вниманием императора, была исполнена глубоким уважением к святителю и нередко наделяла его одеждами и яствами от своей трапезы.