На иконе представлен благоверный царевич Димитрий в рост, с пальмовой ветвью в руке; вокруг него помещены изображения в клеймах событий 15 мая 1591 г. Состав клейм:
1. Выход царевича Димитрия на прогулку;
2. Убиение царевича;
3. Оплакивание царевича Димитрия царице-матерью;
4. Пономарь на колокольне бьет в набат;
5. Убийцы Данила Битяговский и Никита Качалов пытаются бежать из Углича;
6. Самосуд посадского «мира» над убийцами.
Фигура царевича, предстоящего в молении Иисусу Христу, и сцены его убиения составляют единую композицию, развернутую на фоне пейзажа с панорамой города Углича. Сходная композиция встречается в графике, в частности, в соименном произведении 1735 г. московского гравера Мартина Нехорошевского. Как и на гравюре, на иконе отсутствует предписываемая в иконописном подлиннике «багряница» - красная шуба, накинутая на плечи. Димитрий облачен в далматику с бармами и увенчан короной. Объемные фигуры, центрическая композиция, сцены, расположенные вокруг холма-подиума, на котором возвышается царевич, также свидетельствуют об использовании графического образца. Апокалипсически огненное небо, размытые силуэты горок на горизонте, прозрачные цветные тени на зелено-бурых отрогах холмов характерны для живописи XVIII в. Экспрессивные жесты персонажей напоминают сцены «Побиения камнями первомученика Стефана» в монументальной живописи второй половины XVII в. Суховатая проработка деталей характерна для московской иконы последней четверти XVIII в. с ее стилизацией под высокий стиль Оружейной палаты.
Икона необычной продолговатой формы, со скошенными углами, видимо, была частью ансамбля иконостаса эпохи классицизма. Она происходит из каменной церкви святителя Николая в Воробине на Гостиной горке (разрушена в 1932 г.). Храм был построен на средства стрельцов и освящен в 1693 г. В нем было несколько приделов с иконостасами XVIII в.