Воспользовавшись благоприятными внешнеполитическими обстоятельствами, русское правительство еще в апреле 1631 г. начало готовиться к новой войне с Польшей. Командование войсками на литовской границе было поручено князьям Д. М. Черкасскому и Б. М. Лыкову. Но последний счел себя обиженными «невместным назначением». Лыков бил царю челом, что он не может быть «в товарищах» у Черкасского, поскольку старше его, служил государю уже сорок лет, из которых «лет с тридцать ходит со своим набатом», т. е. является первым воеводой. Говорил Лыков также, что у Черкасского «нрав тяжелый» и будто бы им, «князем Дмитрием, люди владеют» (т. е. Черкасский подвержен влиянию различных злопыхателей). Царь не принял этого челобитья, за бесчестие Черкасского с Лыкова было велено взыскать огромную сумму в тысячу двести рублей (два годовых оклада Черкасского), но обоих князей пришлось отставить.
Новым главнокомандующим был назначен боярин М. Б. Шеин, прославившийся героической обороной Смоленска от войск короля Сигизмунда III в Смутное время. Шеин выступил к Смоленску и осадил город. Однако боевые действия шли неудачно для русских. Король Владислав IV сумел быстро собрать войско и блокировал армию М. Б. Шеина под Смоленском. Русское войско страдало от недостатка припасов и оружия, началось дезертирство иноземных наемников.
Царь обнадеживал Шеина, обещая ему в помощь войско во главе с двумя другими знаменитыми воеводами – князьями Д. М. Черкасским и Д. М. Пожарским, но они стояли в Можайске, ожидая, пока соберутся все ратные люди. Воеводы опоздали – 16 февраля 1634 г. Шеин подписал договор о капитуляции, затем, оставив артиллерию со свернутыми знаменами, вышел из-под Смоленска.
Дальнейшая служба князя Дмитрия Мамстрюковича была мирной – он участвовал в дворцовых церемониях и управлял приказами. В 1635 г. он «ведал Москву» во время отсутствия государя. В 1639– 1640 гг. Черкасский был назначен воеводой в Тулу. Там он производил смотры служилых людей и иноземцев и «прибирал» на ратную службу.
Черкасский пользовался большим уважением царя и играл видную роль в управлении государством. Расположение царя Михаила Федоровича проявлялось в неизменной поддержке князя Дмитрия Мамстрюковича во время местнических споров. Строгий выговор и огромный штраф ожидал старого и заслуженного боярина Б. М. Лыкова (по жене он приходился дядей царя), когда тот вздумал местничаться с Черкасским. Такой же исход венчал и другие попытки бить челом на Черкасского. Князю Ивану Андреевичу Голицыну было сказано от имени государя, что «боярин князь Дмитрий Мамстрюкович – человек великий и честь их старая, при царе Иване Васильевиче дядя его, князь Михаил Темрюкович, был в великой чести, и бывали с ним многие». За «невместное» челобитье Голицын отправился в тюрьму, ранее за такую же провинность в тюрьме оказались князья Одоевский и Куракин. Знаменитый князь Д. М. Пожарский без возражений соглашался быть «в товарищах» у князя Черкасского.
Популярен Черкасский был и во «мнении народном». Уже при царе Алексее Михайловиче его имя называлось в числе бояр, которые поднимутся против царских фаворитов и временщиков Бориса Ивановича Морозова и Ильи Даниловича Милославского, и за которыми пойдет народ «побивать и грабить Морозова, Милославского и других». Примечательно, что в дальнейшем народная любовь к Черкасским оставалась неизменной, перейдя на других представителей этого рода – князей Якова Куденетовича и Михаила Алегуковича.
Черкасский был одним из самых богатых людей своего времени. Его денежный оклад – 600 рублей в год – являлся одним из самых высоких. Его вотчины располагались в семи уездах. В 1638 г. за ним было 838 крестьянских дворов, в 1646 г. – 1542. Самым крупным его владением было село Панино в Нижегородском уезде – 711 дворов, в которых проживали 2413 человек мужского пола. Немногим меньше было село Васильевское в Суздальском уезде – 677 дворов и 1813 человек. В Москве князю принадлежали два двора – на Никитской улице и на Кисловке (район Арбата). По его имени переулок, прилегающий к кисловскому двору князя, стал именоваться Мамстрюковым или Мамстрюковским. Со временем это сложное название трансформировалось в Мерзляковский, и под этим названием переулок существует до сих пор, в искаженном виде сохраняя память о князе Дмитрии Мамстрюковиче.