Biserica Sfântul Dumitru a fost ctitorită de domnitorul Petru Rareș, fiind construită între anii 1534-1535 în plan triconc, asemănător cu cel de la Biserica Sfântul Gheorghe din Hârlău, precizează site-ul unitischimbam.ro.
Pisania aflată deasupra ușii de intrare de pe zidul de sud al bisericii conține următorul text în limba slavonă:
“Cu vrerea Tatălui și cu ajutorul Fiului și cu săvârșirea Sfântului Duh a binevoit binecinstitorul și de Hristos iubitorul Io Petru Voievod, din mila lui Dumnezeu Domn al Țării Moldovei, fiul lui Ștefan Voievod cel bătrân, să zidească biserica în mijlocul târgului Suceava, unde este hramul Sfântului slăvitului, marelui mucenic și purtător e biruință, Dimitrie, izvorâtorul de mir. Și a început a zidi în anul 7042 (=1534) august 10 și s-a isprăvit în anul 7043 (=1535) august 30 și s-a sfințit cu mâna Preasfințitului Mitropolit Teofan“.
Călătorii străini care au trecut prin Suceava în secolele XVII-XVIII au menționat și Biserica “Sf. Dumitru” în descrierile lor, fără a oferi prea multe amănunte referitoare la ea.
La sfârșitul secolului al XVII-lea orașul Suceava a fost ocupat de armata poloneză a regelui Ioan Sobieski; unii soldați polonezi au realizat niște grafite pe pereții bisericii, unele fiind în limba latină – Hic fuit Teophilus, Rex in 1691 Ponicz.
