В 1616 году останки Марии Дмитриевны были обнаружены при вскрытии гробницы Дмитрия Шемяки («а лежали в Юрьеве во едином гробе») и приняты за останки неизвестного 13-летнего подростка. Митрополит новгородский Исидор перенёс их вместе с останками Дмитрия Юрьевича, объявленными мощамиФёдора Ярославича, в Софийский собор[1]:103, 105, 107—109. По всей вероятности, в начале XIX века, в связи с устройством серебряной раки для мощей «князя Фёдора», останки Марии Дмитриевны были перезахоронены под безымянной плитой при входе в Мартирьевскуюпаперть собора[1]:115—118. Во время подготовки к празднованию Тысячелетия России в 1861—1862 годах часть Мартирьевской паперти была обращена в придел во имя святого Владимира Ярославича. В связи с созданием придела захоронение Марии Дмитриевны было перенесено в другое место, а намогильная плита, в числе других, — выброшена. В 1945—1946 годах советский археолог Александр Монгайт исследовал «погребение № 7» в северо-западной части паперти и определил возраст усопшего в 12—14 лет. Вероятно, именно «погребение № 7» — место, куда были перенесены в 1861—1862 годах останки Марии Дмитриевны[1]:107, 108, 114—118.
↑По В. Л. Янину, «если даже допустить, что старшей» из детей Дмитрия Юрьевича и Софьи Дмитриевны «была Мария, ей в год смерти окажется самое большое семнадцать-восемнадцать лет» (Янин В. Л. Некрополь новгородского Софийского собора. С. 107).