Ikonostas dla soboru powstał ostatecznie dopiero w latach 1762–1765 w pracowni Sysoja Szołomotowa i Stiepana Boczkariowa w Ostaszkowie, reprezentuje styl barokowyW. Iwanow, Rostow, Uglicz, Iskusstwo, Moskwa 1975, s. 149..
Wzniesiony w ostatnich latach XVIII w. sobór św. Dymitra utrzymany jest w stylu klasycystycznym. Główna nawa świątyni wzniesiona jest na planie kwadratu, zamiast tradycyjnych w architekturze ruskiej pięciu kopuł (piatigławia) architekci umieścili nad nawą kopułę posadowioną na szerokim bębnie, zwieńczoną latarnią otoczoną balkonem, a w narożnikach głównej nawy pięć niższych kopuł. Od północy i południa znajdują się wejścia do budynku, zdobione masywnymi portykami z rzędami korynckich kolumn. Z kolei od zachodu główne wejście do soboru zdobi portyk z kolumnami jońskimi, podtrzymujący tympanon. Górne partie ścian zostały dodatkowo ozdobione płaskorzeźbamiW. Iwanow, Rostow, Uglicz, Iskusstwo, Moskwa 1975, ss. 151–152.. Dekoracja malarska wnętrza cerkwi została wykonana krótko po jej konsekracji przez rostowskiego chłopa-ikonografa Porfirija Riabowa w stylu klasycystycznym-akademickimW. Iwanow, Rostow, Uglicz, Iskusstwo, Moskwa 1975, ss. 153–154..