Через два года, рассорившись с Ярославом Ярославичем, новгородцы приглашают на княжение Дмитрия. Дмитрий, однако, отказывается, говоря, что не хочет «взяти стола передъ стрыемь своемь», и помогает своему дяде подавить новгородский мятеж.
В 1272 Дмитрию пришлось ездить в Орду, сопровождая туда Ярослава Ярославича, и в том же году, когда великий князь на обратном пути из Орды умер, а номинальное княжение в Новгороде стало вакантным, Дмитрий явился претендентом на него и вступил в соперничество с новым великим князем и последним своим дядей — Василием Ярославичем. Новгородцы сперва предпочли Дмитрия Александровича и он, торжественно въехав в Новгород, занял новгородский стол. Но Василий Ярославич решил не уступать так легко Новгорода племяннику, собрал войско и вместе с другим своим племянником, Святославом Ярославичем, князем тверским, начал опустошать Новгородскую область. Дмитрий выступил против неприятелей и уже дошёл до Торжка, когда вдруг узнал, что новгородцы передумали и, боясь великого князя, решились избавиться от переяславского князя. Дмитрий Александрович тогда сам отказался от новгородского стола и удалился в свой Переяславль.
Однако, после смерти его дяди, Василия Ярославича (январь 1277 г.), Дмитрий занимает великокняжеский стол во Владимире, а затем, в «недѣлю на всѣх святых», по приглашению новгородцев садится в Великом Новгороде.