Архитектура и престолы
Каменный храм во имя великомученика Димитрия Солунского был построен в начале XIX в. на средства прихожан и освящён весной 1812 г. Первоначально в холодной части церкви находился главный престол в честь святого великомученика Димитрия Солунского. В тёплой, удлинённой трапезной части были устроены два придела: по правую руку — во имя святителя Николая Чудотворца, по левую — в честь Сошествия Святого Духа на апостолов. Среди местночтимых святынь особо почиталась Владимирская икона Божией Матери.
Приход в XIX — начале XX вв.
Согласно историко-статистическому обзору 1861 г., в приходе насчитывалось 8 селений. Земли при церкви значилось 78 десятин. В состав причта в разное время входили священник, диакон и псаломщик; для них были выстроены отдельные дома. В трёх деревнях прихода находились часовни: в Нестерове и Микляеве — деревянные, крытые железом, в честь святителя Николая, а в Чиньчагах — также деревянная, в честь Успения Божией Матери.
Число прихожан составляло 1 327 человек мужского пола и 1 470 женского. Село и погост располагались у небольшой реки Кисьмы, местность была гористая, живописная и считалась здоровой. Почтовое отделение находилось в Заозерье Угличского уезда. При церкви действовала церковно-приходская школа «Дмитриевская на Кистьме», а для дальних деревень существовала Микляевская земская школа при деревне Лытково. В деревне Саньково работала чайная с библиотекой-читальней. На начало XX в. штатный состав причта сократился до священника и псаломщика.
Священнослужители, связанные с храмом
В 1804 г. священником на Дмитриевском погосте был определён Иван Каптерев, ранее, с 1799 г., служивший учителем Переславского духовного училища после окончания богословского отделения Владимирской семинарии. Позднее погост, вероятно, стал именоваться селом Дмитриевы Горы. В 1859 г. священником в селе Дмитриевы-Горы Переславского уезда начал служить Павел Дмитриевич Орлов, окончивший Владимирскую семинарию в 1856 г.
В 1936–1938 гг. в храме служил священномученик Иоанн Плеханов. Он родился в 1879 г. в крестьянской семье в деревне Филипково Переславского уезда. Иван Гаврилович был поваром у патриарха Тихона, который в 1920 г. рукоположил его в сан диакона. Во время ареста патриарха в 1923 г. отец Иоанн также находился в заключении в течение двух месяцев. В 1925 г. он был рукоположен во священника и служил сначала в Москве, в храме преподобного Пимена Великого. После закрытия храма и высылки из Москвы в 1936 г. он был назначен в церковь Димитриевского погоста в Переславском районе Ярославской области. В 1938 г. отец Иоанн был арестован в Москве, куда приехал для встречи с духовными чадами, и обвинён как участник контрреволюционной монархической группы. 25 марта он был расстрелян на полигоне НКВД в Бутове под Москвой и похоронен в братской могиле.
Закрытие, утраты и возрождение
Храм был закрыт в 1930‑х гг., подвергся осквернению и разорению. В советский период из царских врат была выломана резная икона «Тайная вечеря» XIX в., которая впоследствии поступила в Переславский историко-художественный музей.
В 1996 г. храм великомученика Димитрия Солунского был возвращён верующим. С этого времени начались ремонтно-восстановительные работы.