Непрежившееся название этого переулка было Парусной улицей, обозначаемой на картах с 1753 по 1762 года и связанное с тем, что в этом месте селились дворцовые служители, в том числе и парусных дел мастера. Первое реальное наименование этого проезда между Стремянной и Колокольной улицами, известное с 1776 года — Хлебенный переулок. Переулок получил свое название из-за близости хлебная слободы, в которой жили хлебопёки, выпекавшие казенные хлебцы-басманы (казённые хлебцы для двора). С 1836 по 1846 год переулок стал 2-ым Хлебным переулком, потому что к этому времени был другой Хлебный переулок и даже Хлебная улица.
На Дмитровском пер. жило много известных людей.
Например, дом №3. В 1934 году состоялась премьера оперы «Леди Макбет Мценского уезда». Успешное произведение, которое за год представили полсотни раз, принесло Шостаковичу хороший гонорар. С этих денег композитор купил квартиру в Дмитровском переулке 3. Позднее в ней какое-то время жила его мать. Сам Шостакович жил в бывшем особняке М.П. Кудрявцевой, с 1934 по осень 1935 года, в квартире 5. Здесь, в квартире матери, Дмитрий Дмитриевич останавливался и в послевоенные годы, приезжая в Ленинград из Москвы.
В доме № 3, в кв. 17 жил также архитектор Юнгер, родной дядя легенды отечественного театра Елены Юнгер (помните старый фильм «Золушка»?).
В старину Дмитровском переулке жил Николай Гаврилович Чернышевский с августа 1854 года до апреля 1855 в не сохранившемся до наших дней деревянном доме Диллингсгаузена.
На Дмитровском, 11 короткое время жил крупнейший поэт ХХ века, эссеист и переводчик, один из родоначальников символизма-Константин Бальмонт. В 1901 году он поселился здесь со второй женой и в том же году был выслан из города на 3 года.
Дом 10 принадлежал ветерану Отечественной войны 1812 года, полковнику Тулубьеву
На Дмитровском, 9, в квартире № 5 у литератора Лебедева проходил один из вечеров «Кружка Случевского». Подобные встречи после смерти поэта К.К. Случевского проходили на квартирах постоянных участников кружка. На Дмитровском тогда присутствовал Николай Гумилёв.
Дмитровский переулок №5 связан и с именем писателя А.С. Грина. Здесь писатель бывал в 1910-е годы, как указывает в своей книге «Жизнь Грина в письмах и документах» В. Сандлер.
Дмитровский переулок №4 построенный 120 лет назад техником М.А. Андреевым. Здесь жил первый русский олимпийский чемпион, фигурист, ветеран Великой Отечественной войны Николай Александрович Панин-Коломенкин (1871-1956), который считается и одним из лучших стрелков России всех времён: 12-кратный чемпион России по стрельбе из пистолета, 11-кратный чемпион по стрельбе из боевого револьвера.
Интересные факты:
— на Дмитровском переулке снимались некоторые сцены фильма Алексея Балабанова «Счастливые дни» (1991)
— на Дмитровском переулке снималась цена в телефонной будке фильма «Осенний марафон» с Олегом Басилашвили в главной роли
— на Дмитровском переулке снимались некоторые сцены фильма «Легко ли быть молодым» Ю. Подниекса
— в «Эльфийском садике» на углу Стремянной ул. и Дмитровского переулка снимались сцены фильма «Брат» с Сергеем Бодровым-младшим
— «Эльфийский садик» так был назван по скоплению молодых людей, в основном, мужчин с длинными волосами и гитарами, а также поэтов и художников, поэты, среди которых можно было встретить Гребенщикова, Цоя, Кинчева, Курёхина, Башлачева, Гаркушу, Довлатова, Иосифа Бродского и многих других.