В августе 1945 г. Маньчжурия была занята советскими войсками. В октябрьском номере «Журнала Московской Патриархии» того же года было опубликовано датированное 26 июня послание митрополита Мелетия, Димитрия и епископа Ювеналия к Патриарху Московскому и всея Руси Алексию I (Симанскому) с просьбой принять их под своё окормление (сохранилось письменное свидетельство митрополита Мелетия, что это послание было единолично составлено архиепископом Нестором (Анисимовым) и отправлено в Москву без ведома вышеназванных иерархов). 26 октября, во время поездки в Харбинскую епархию делегации Московской патриархии во главе с Ростовским и Таганрогским епископом Елевферием (Воронцовым), Димитрий вместе с митрополитом Мелетием, епископом Ювеналием, а также архиепископом Нестором подписал в Харбине акт о воссоединении с РПЦ. Однако Димитрий продолжал поминать за богослужением первоиерарха РПЦЗ митрополита Анастасия (Грибановского) после патриарха Алексия. Возражал против стремления митрополита Нестора взять на себя управление Харбинской епархией. С осени 1945 г. вся епархиальная церковно-общественная жизнь протекала в условиях открытого противостояния Димитрия и Камчатского митрополита Нестора, формально не имевшего отношения к Харбинской епархии. Однако определением Священного Синода от 27 декабря 1945 г. временное управление образованного Восточноазиатского митрополичьего округа (впоследствии Восточноазиатский экзархат РПЦ) перешло к митрополиту Нестору. 29 сентября 1946 г. ввиду постигшей Димитрия тяжёлой болезни, требовавшей незамедлительного лечения, он выехал в Москву. После успешной операции на горле его здоровье заметно улучшилось. Димитрий направил на имя Иосифа Виссарионовича Джугашвили (Сталина) привезённые с собой списки схваченных сотрудниками НКВД русских жителей зоны КВЖД, настаивая на их немедленном освобождении. По-видимому, это обращение послужило поводом к устранению Димитрия от церковной деятельности. Он был определён на покой в Псково-Печерский мужской монастырь, хотя определённо выразил Ленинградскому и Новгородскому митрополиту Григорию (Чукову) своё намерение добиваться назначения на кафедру. Проездом в Псково-Печерский монастырь останавливался в Ленинграде, посетил Ленинградскую духовную академию. Сильно простудился при переезде от железнодорожной станции до монастыря, что вызвало обострение давнего хронического заболевания. 29 января 1947 г. был срочно доставлен самолётом в Ленинград, где скончался в больнице. Чин отпевания в кафедральном Николо-Богоявленском соборе Ленинграда совершали митрополит Григорий (Чуков) и епископ Ювеналий (Килин). Похороны состоялись 2 февраля на Георгиевском Большеохтинском кладбище в Ленинграде. Димитрий был погребён справа от кладбищенского храма.