В 1925 г. на предложение обновленцев об объединении с приглашением на свой второй Собор («Третий поместный») Димитрий и епископ Амфилохий ответили письмом, в котором объявили обновленческий Собор неканоничным и самочинным. Отказавшись вести с обновленцами переговоры об объединении, епископы заявили: «Наше соединение с вами возможно лишь тогда только, когда вы отречётесь от своих заблуждений и принесёте всенародное покаяние». Димитрий объезжал отдалённые приходы, в 1931 г. восстановил епархиальный совет. 21 марта 1933 г. постановлением Заместителя Патриаршего Местоблюстителя митрополита Сергия (Страгородского; в 1943–1944 гг. – Патриарх Московский и всея Руси) и Временного Священного Синода был вызван в порядке очереди к присутствию в составе летней сессии Синода, однако ещё 26 февраля того же года Димитрий был арестован как руководитель «контрреволюционной повстанческой церковно-монархической организации». Вместе с ним по групповому делу проходили 19 священнослужителей и монашествующих. Как пример «активной контрреволюционной работы» обвиняемых следствие представляло чтение ими проповедей, миссионерскую деятельность и противодействие обновленцам. 10 июня 1933 г. Димитрий был приговорён Особой тройкой Полномочного представительства ОГПУ по Западно-Сибирскому краю к пяти годам исправительно-трудовых лагерей, но «ввиду преклонного возраста» лагерь был заменён на ссылку в Нарымский округ Западно-Сибирского края. Димитрий отбывал срок заключения в трудпоселении под Минусинском. В июне 1934 г. из-за тяжёлой болезни досрочно освобождён. 25 июля 1935 г. восстановлен епископом Минусинским. 17 марта 1936 г. возведён в сан архиепископа. Поскольку к тому времени все храмы в Минусинске были закрыты, Димитрий священнодействовал тайно, в домах верующих. В 1937 г. арестован. По имеющимся сведениям, скончался в заключении и был похоронен у стен минусинской Сретенской церкви.