Празднование Дионисия 1 июня отмечено в Уставе церковных обрядов московского Успенского собора (около 1634 г.), в «Палинодии» архимандрита Киево-Печерской лавры Захарии (Копыстенского) 1621–1622 гг., в Коряжемских святцах 1621 г., в Месяцеслове Симона (Азарьина), 1650 гг.; дата кончины ошибочна – 1411/1412 (6920) г. В «Похвальном слове русским преподобным» соловецкого инока Сергия (Шелонина) 1645–1647 гг. Дионисий называется «кратким, досяжущем же небеса». Имя Дионисия включено в «Описание о российских святых» конца XVII – XVIII в. Согласно четвёртой уставной записи кремлёвского Успенского собора, между 1666 и 1743 гг. торжественное празднование в соборе памяти Дионисия было прекращено («в соборе поют рядовым, Дионисию не празднуют»). Создание службы Дионисию, как полагают исследователи, связано с его канонизацией. Архиепископ Филарет (Гумилёвский) и епископ Сергий (Спасский) датируют службу 1548 г. Феодосий Георгиевич Спасский, отметив наличие в службе Дионисию общих песнопений со службой Григорию Пельшемскому, предположил зависимость службы Дионисию от службы Григорию, однако эта гипотеза другим исследователям кажется неубедительной, поскольку зависимость Житий святых – обратная. Ф.Г. Спасский полагал, что Житие Дионисия и служба ему написаны разными авторами. Служба Дионисию неоднократно издавалась с XVII в. В конце XVII в. была составлена общая служба Дионисию и Амфилохию Глушицким. Местное предание связывало с Дионисием колодец в Сосновецком монастыре, над которым была устроена часовня, в 1883 г. – колокольня. К 1910 гг. в обители хранились резная икона Божьей Матери «Одигитрия», создание которой предание приписывало Дионисию, и часть его трости. В Покровском монастыре в 1661 г. во имя Дионисия и Амфилохия Глушицких был построен деревянный шатровый храм (разобран в 1840 г.). В 1900 г. во имя этих святых был переосвящён построенный в 1841 г. деревянный храм в честь Рождества Христова. Храм был закрыт в 1937 г., в 1992 г. возобновлён как приходский, в 2006 г. приписан к Дмитриеву Прилуцкому в честь Происхождения Честных Древ Креста Господня мужскому монастырю. Дионисий в ряду изображений других Вологодских святых отличается богатством и разнообразием. Это отразилось, в частности, в иконописных подлинниках XVII–XIX вв., где облик Дионисия описывается подробно, со ссылками на Пролог, и уподобляется внешнему виду разных святых – обычно преподобных Сергия Радонежского, Варлаама Хутынского или Кирилла Белозерского. Так, например, в подлиннике второй четверти XVII в. под 1 июня о Дионисии сказано: «Рус, брада с Сергиеву» (Российская национальная библиотека); в рукописи последней трети XVII в.: «Надсед, аки Варлаам Хутынский, схима на плечах» (Российская национальная библиотека); в сводном подлиннике Георгия Дмитриевича Филимонова XVIII в. более пространно: «Подобием: власы светлорус, с малою сединою, брада долга до персей и густа, ризы преподобническия. По Прологу: бе же видом святый мал телом и сух излише плотию, главу имеяше не малу, брови окружены, лице долго, влущени скрании, тихи имея очи, браду имея до персей густу, власы светлорусы в пол седины»; в выговской рукописи третьей четверти XVIII в. под 23 ноября: «Подобием аки Кирилл Белозерский, брада поболши, кругла» (Российская национальная библиотека); в подлиннике 1840 гг.: «Рус, брада Василия Кесарийскаго» (Пушкинский дом).