Нищівна руйнація Свято-Дмитрівського храму в 30-х роках ХХ століття не залишила нічого зі старого інтер'єру церкви. Віруючі приносили давні ікони, які їхнім предкам вдалося врятувати з інших церков та переховати в себе, родинні святині. Чимало образів подарував парафії її теперішній настоятель протоієрей Віталій Зубак.
Першим образом, написаним для відродженої парафії у 1993 році, була Тихвинська ікона Пресвятої Богородиці, що зараз є першою по вході до храму іконою, розміщеною на північній (лівій) стіні церкви. Її автором є харків'янин Володимир Гузенко, котрий і подарував свою роботу храмові. Неподалік від неї розташовано образ апостола Андрія Первозваного разом зі святими Української Церкви. Це авторська копія ікони, написаної з благословення Блаженнійшого митрополита Української Православної Церкви в Канаді Василія іконописцем Вірою Лазарович-Сенчук для подарунку Його Всесвятості Вселенському Патріярху Варфоломею. Ікону привезено на початку ХХІ ст. до Харкова самою авторкою та подаровано парафіяльній спільноті як символ живих зв'язків парафії з українцями діяспори та Константинопольським Патріяршим престолом. Над канунником (панахидним столом) розміщено вишиту плащаницю, виготовлену побожними полтавськими вірними та подаровану ними ж на одне з храмових свят Свято-Дмитрівської парафії. Ще одна плащаниця розміщена у вівтарі та виноситься для поклоніння щороку в останні дні Страсного тижня. Вона виконана 1993 року львівським художником Петром Марковичем та подарована ним храмові. Найближчою до вівтаря на північ-ній стіні є ікона свт. Миколая Чудотворця, написана київським священиком Олександром Дубровським 1997 року та подарована храмові родиною Василя Маколінця.
Намісні ікони Спасителя та Матері Божої в іконостасі належать митцеві Михайлові Сватулі. Вони були написані в 1994 році. Голгофа (образ розп'яття Господа Ісуса Христа), що знаходиться посередині південної (правої) стіни церкви, виконана Миколою Базелем 1994 року. На тій же стіні розміщено перевезену з Франції ікону свт. Іоана (Максимовича), архиєпис-копа Шанхайського і Сан-Франциського, чудотворця.
Храм має кілька образів св. вмч. Димитрія Солунського. Над дверима храму розміщено ікону роботи харків'янина Миколи Молочинського, написану в 1993 році та подаровану парафії автором. Великі ікони храмового святого розміщено в притворі церкви та праворуч від намісної ікони Спасителя в іконостасі. На тетраподі найчастіше знаходиться ікона вмч. Димитрія, подарована з нагоди храмового свята парафії Високопреосвященнійшим митрополитом Галицьким Андрієм (Абрамчуком) у листопаді 2002 року. У вівтарі зберігається образ храмового святого, виконаний автором проєкту реставрації храму та одним з її титарів Юрієм Донцовим 1999 року.
Запрестольний образ Нерукотворного Спаса справляє враження не лише на пересічних віруючих, але й на знавців іконопису. Цей образ написано Володимиром Грицюком 1994 року. Сам митець пожертвував ікону Свято-Дмитрівський парафії. Ікона нагадує про той образ Спасителя, що знаходився на фасаді Свято-Дмитрівського храму після реконструкції церкви Михайлом Ловцовим у 1888-1896 роках.
Серед святинь храму варто відзначити часточку Животворчого Хреста Господнього, переданого єпархії духовним опікуном Української Церкви Блаженнійшим митрополитом Константином. Зберігаються у храмі й часточки мощів свт. Іоана Золотоустого та свт. Василія Великого, олива з лампади, що горить над мощами свт. Іоана, архиєпископа Шанхайського і Сан-Франциського, чудотворця.