В том же году святителю Димитрию пришлось отправиться в Москву. После окончания второго Крымского похода (в котором участвовал новый украинский гетман Иван Мазепа) князь В. В. Голицын послал Мазепу с донесением в Москву. Вместе с гетманом отправились и батуринский игумен Димитрий и игумен Кирилловского монастыря Иннокентий, которым предстояло объясниться с патриархом Иоакимом по некоторым церковным вопросам. В частности, в то время в Москве шли оживленные споры относительно времени пресуществления Святых даров, то есть превращения во время святой литургии хлеба и вина в плоть и кровь Господни. Украинские священники, в том числе и Димитрий, разделяли католическую точку зрения, согласно которой пресуществление совершается не во время молитвы иерея, призывающего Святой Дух, но во время произнесения слов Иисуса Христа («Приимите, ядите»). Это мнение было привнесено на Русь знаменитым Симеоном Полоцким, а затем развито его учениками, среди которых выделялся знаменитый русский ученый монах Сильвестр Медведев. Патриарх Иоаким, враждебно настроенный по отношению к малороссийскому духовенству, яростно оспаривал эту точку зрения как явно католическую. Имелись и другие расхождения догматического характера, обострившие религиозную борьбу в Москве.

Украинская делегация попала в Москву в драматический момент: Россия переживала дворцовый переворот. По прибытии в столицу (10 августа) украинцы были представлены царю Ивану Алексеевичу (брату Петра) и царевне Софье; в тот же день Димитрия принял и патриарх Иоаким. Но за несколько дней до этого, в ночь с 7 на 8 августа, царь Петр Алексеевич, напуганный слухами о его возможном насильственном свержении сестрой, бежал в Троице-Сергиеву лавру. (Помимо прочего, Лавра представляла собой первоклассную военную крепость.) Вскоре сюда начали перебираться все официальные лица государства, в их числе и патриарх Иоаким, направленный в Лавру царевной Софьей, но перешедший на сторону Петра. Спустя некоторое время в Лавру отправились и украинцы. Петр весьма милостиво принял и гетмана, и игумена Димитрия. Здесь же состоялись и встречи Димитрия с патриархом. Патриарх был крайне недоволен тем, что Киево-Печерская лавра, не дожидаясь разрешения Москвы, стала печатать Четьи Минеи игумена Димитрия. Он нашел следы католического влияния в тексте изданной в Киеве книги: в частности, упоминания о Непорочности Божьей Матери и признание святыми западных отцов Церкви Августина и Иеронима; Димитрий ссылался на книги, изданные в самой Москве. Все же патриарх дал благословение на продолжение работы. Не понравившиеся ему страницы были выдраны из уже отпечатанных томов и заменены исправленными. Вообще же бурные московские события — падение Голицына, казнь Шакловитого (а впоследствии и Сильвестра Медведева), отстранение от власти Софьи и переход всей власти к Петру — затушевали богословские споры и церковные противоречия, и украинцы благополучно уехали домой. Патриарх «благословил мне грешному продолжать писанием Жития святых и дал на благословение мне образ Пресвятыя Богородицы в окладе», — записывал сам Димитрий.