След 1718 г. Видин се превръща в граничен град на Османската империя. За него започва да действа Граничният закон. Това на практика означава, че българското население няма право да живее в укрепения район на града – Калето, ограден от градските крепостни стени. Българите, които имат домове и дюкяни в него, трябва да ги продадат и да строят нови жилища, които не могат да бъдат от камък и трябва да са на определено разстояние от укрепленията.
Тъй като портите на Калето са затворени от 6 часа вечерта до 7 часа сутринта, църквите „Света Петка“ и „Свети Пантелеймон“ не могат да се използват вечерно и нощем по време на големите християнски празници Коледа и Великден. Това налага в края на XVII век да се започне строежът на нова църква извън Калето.
Църквата получава името на солунския великомъченик Димитър. Скоро тя става средище на културния живот на българите и придобива статут на митрополитска църква. На 6 декември 1868 г. в храма за пръв път се служи тържествено от български архиерей на български език. Оттогава той става катедра на видинския митрополит Антим I, който след 4 години е избран за пръв български екзарх. На 26 октомври 1890 г., в деня на храмовия празник, е положен свети антиминс и е отслужена първата литургия.Решението за изграждането на нов православен храм е взето през 1884 г., като за председател на комисията по градежа на катедралата е избран достойният видински митрополит Антим I, който е и първият български екзарх. Жителите на дунавския град, изпълнени с чувство за духовен дълг и свята мисия започват издигането на храма с доброволни дарения през 1889 г. Планът за катедралния храм е на майстор Генчо Кънев, родом от гр. Трявна. В строителството се включват и двама италиански архитекти – Бахнани и Антони Батистути. В строежа на църквата участие взимат много италиански и български майстори, като всички дават своя принос за осъществяване на благородното дело.
Катедралният храм „Св. вмчк Димитър Солунски” е окончателно завършен и осветен през 1926 г. Стенописите са изразителни и уникални. Забележителна е сцената с пратениците на цар Петър (927 – 970), поднасящи дарове на Св. Иван Рилски. В православния свят няма друг подобен стенопис, където да са изобразени лицата на водачите за национално освобождение на българите - Хаджи Димитър, Георги Раковски, Любен Каравелов, Христо Ботев, Васил Левски, Тодор Александров. Патриотичният и духовният дълг са обединени в името на всеобщото спасение.
Храмовият часовник е на германската фирма “Ion Mannhardtsche“ и е доставен по-рано – монтиран е през 1900 г., след като видинчани го поръчва от Мюнхен за 8500 златни лева. Механизмът му е сложен и прецизен, като се навива ръчно, след като се изкачват 120 стъпала. След повреда беше поправен и отново заработи от 06.12.2020 г. За своята 120-годишна история това беше третото спиране на часовника. Той се е повреждал още през 1996 и 1999 година. Църковен часовник с подобен механизъм, поставен преди повече от век, е единственият работещ в Европа в момента. Изразходвал е по-малко от една трета от капацитета си и може да отмерва времето още 300-400 години, са убедени специалисти-часовникари. Единствената особеност е, че избързва с една минута за два месеца
Църквата е обявена за паметник на културата от национално значение.
