В 1920 г. переведён в Ярославль настоятелем Иоанно-Златоустовской церкви в Коровниках. Среди прихожан пользовался авторитетом, в первые годы после революции участвовал в устраиваемых властями диспутах, часто выступал с проповедями. После закрытия храма служил в пригороде Ярославля за рекой Которослью в оставшейся у православных часовне при Никольской церкви, захваченной обновленцами. В маленькой часовне помещалось только 15–20 молящихся, но желавших послушать В.В. Градусова было так много, что верующие стояли службу на улице. Был возведён в сан протоиерея. В 1938 г. овдовел. В 1941 г. участвовал в организации Фонда обороны, занимавшегося сбором средств и материальных ценностей, добровольно вносимых населением для нужд фронта. В августе 1942 г. получил от Патриаршего Местоблюстителя митрополита Сергия (Страгородского; с сентября 1943 г. – Патриарх Московский и всея Руси) предложение об архиерействе. 20 ноября 1942 г. определён быть после пострижения в монашество епископом Можайским. Постриг, наречение и хиротония во епископа должны были состояться в Москве по ближайшему усмотрению митрополита Киевского и Галицкого Николая (Ярушевича). 22 декабря 1942 г. по ходатайству архиепископа Ярославского и Ростовского Иоанна (Соколова) награждён митрой с возложением панагии. 22 января 1943 г. пострижен в монашество с именем Димитрий, 24 января хиротонисан во епископа Можайского. Хиротонию в Москве возглавил митрополит Николай (Ярушевич). Димитрий был назначен викарием Московской епархии. С 6 сентября 1943 г. – епископ Ульяновский. Участвовал в архиерейском Соборе РПЦ 8 сентября 1943 г. 12 сентября присутствовал на интронизации Патриарха Московского и всея Руси Сергия. С декабря 1943 г. по февраль 1944 г. временно управлял Орловской епархией, освобождённой от немецких войск. Входил в состав комиссии по чиноприёму обновленческих архиереев. Димитрий был в числе принимавших 4 декабря 1943 г. покаяние обновленческого митрополита Корнилия (Попова), 2 марта 1944 г. – бывшего первоиерарха обновленческой церкви митрополита Виталия (Введенского). С 26 мая 1944 г. – епископ Рязанский и Шацкий, с 6 октября 1944 г. – епископ Рязанский и Касимовский. Участник поместного Собора РПЦ 31 января – 2 февраля 1945 г. В феврале 1945 г. возведён в сан архиепископа. В ноябре 1946 г. был вызван на зимнюю сессию Священного Синода. Управляя Рязанской епархией, Димитрий добился возвращения верующим Борисоглебского собора города Рязани, закрытого в 1935 г. 22 июня 1946 г., накануне дня памяти Василия Рязанского, получил разрешение начать в храме богослужения и благословил сделать в соборе придел во имя святителя Василия. 27 января 1947 г. освятил главный престол Борисоглебского собора и совершил торжественный благодарственный молебен. Собор вновь получил статус кафедрального.