Ярославская духовная семинария основана в 1747 году по указу ростовского митрополита Арсения (Мацеевича). В то время она располагалась на территории Спасо-Преображенского монастыря.
В 1871 — 1875 годах для семинарии было выстроено новое здание за пределами обители, но также в центральной части Ярославля, неподалеку от берега реки Которосль.
В здании семинарии на средства В. В. Епишкина была устроена церковь, находившаяся на втором этаже. С улицы храм был выделен крестом на фасаде. Он был настолько просторным, что в нем помещались все студенты семинарии, численность которых составляла около пятиста человек.
Семинарский храм был освящен во имя святителя Димитрия Ростовского, положившего начало духовному образованию в Ярославской епархии.
В 1909 году Ярославская семинария и Димитриевский храм стали центром ярославских торжеств в честь 200-летия кончины святителя Димитрия Ростовского.
По решению ярославского архиепископа Тихона (Белавина) в воскресный день 1 ноября 1909 года в Ярославской духовной семинарии состоялось торжественное собрание Свято-Димитриевского братства. Эта организация была создана в 1883 году по благословению правящего тогда архиерея архиепископа Ярославского и Ростовского Ионафана (Руднева) с целью миссионерства и просветительской деятельности. Димитриевский семинарский храм являлся и церковью этого братства, имевшего своим святым покровителем Димитрия Ростовского.
В тот день утром рыбинским епископом Евсевием был совершен крестный ход с частицею мощей святителя Димитрия из Крестовой церкви при Спасском монастыре в семинарский храм, где два владыки – ярославский архиепископ Тихон и чигиринский епископ Павел совершили литургию и отслужили молебен Ростовскому святителю.
Затем в актовом зале семинарии состоялось общее собрание Ярославского епархиального Свято-Димитриевского братства под председательством духовных владык и светских властей города. В завершении юбилейного заседания хор архиерейских певчих исполнил «Кантату 200-летнему юбилею со дня кончины Свт. Димитрия, Ростовскаго Чудотворца», слова для которой написал ростовский священник Александр Державин, а музыку ярославский священник Василий Зиновьев.
Димитриевская церковь вместе с семинарией закрылась в 1918 году. В настоящее время в здании бывшей семинарии находится один из учебных корпусов Ярославского педагогического университета, в котором размещается естественно-географический факультет.