С судьбой царевича Дмитрия непосредственно связан и еще один памятник угличского Кремля — церковь Дмитрия «на крови», то есть, на месте убийства.

В России была традиция возводить храмы на месте гибели августейших особ — самый известный из них поставлен в Петербурге, там, где погиб император Александр II.

Напоминает о таинственной трагедии XVI века и церковь, построенная на берегу Волги в 1692 году, на средства княгини Черкасской, из рода царицы Марии Нагой. Внутри храм покрыт интересными росписями, среди которых, безусловно, наиболее любопытна грандиозная композиция на западной стене — «Убиение царевича Дмитрия».

Она является редким образцом исторической живописи в интерьере культового памятника. Развитие сюжета прослеживается слева направо и включает несколько последовательных сцен.

Наверху в тереме — сцена одевания царевича, внизу у лестницы — эпизод убийства, чуть выше — плачущие над царевичем царица и кормилица в окружении сбежавшихся угличан.

Справа — сцена расправы жителей города над убийцами, скачущие в Москву гонцы и перенесение останков Дмитрия в столицу.

Венчает композицию панорама московского Кремля и изображение царевича в виде святого. Выполнена роспись артелью художников московского подрядчика Сапожникова в 1772 году.