Поселок Знаменск (до 1946 года — Веллау) имеет сложную историческую судьбу, связанную с территориальными изменениями в Восточной Пруссии после Второй мировой войны. Первые упоминания о поселении на этом месте относятся к XIII веку, когда здесь существовало прусское укрепленное поселение Велове. В 1255 году местный форпост перешел под контроль Тевтонского ордена, получив немецкое название Веллау. В 1335 году поселение получило городские права.
В 1380 году в Веллау была построена кирха Святого Иакова, являвшаяся главным храмом города до XX века. После Реформации кирха стала лютеранской. В ходе боевых действий января 1945 года исторический центр Веллау был практически полностью разрушен, включая средневековую кирху. После передачи территории Советскому Союзу и переименования в Знаменск населенный пункт утратил городской статус.
Православный храм во имя святого благоверного князя Димитрия Донского был сооружен на территории кладбища в постсоветский период, что характерно для многих населенных пунктов Калининградской области, где православные приходы часто создавались на месте бывших немецких кладбищ или в перестроенных зданиях лютеранских кирх. Точная дата основания храма в архивных источниках не зафиксирована, но по стилистическим особенностям архитектуры можно предположить его строительство в 1990-х — начале 2000-х годов.
Архитектура храма представляет собой характерный для современного церковного зодчества Калининградской области вариант, сочетающий традиционные православные формы с местными строительными традициями. Здание выполнено из кирпича, имеет компактные размеры и завершается луковичной главкой. В оформлении фасадов прослеживаются элементы, характерные для псковско-новгородской школы церковной архитектуры.
Исторические источники не содержат подробных сведений о формировании приходской жизни храма. Известно, что в первые годы после основания богослужения совершались нерегулярно. В настоящее время храм функционирует как кладбищенский, что определяет особенности его литургической жизни. В церковных документах храм фигурирует как приписной к одному из крупных приходов Гвардейского благочиния Калининградской епархии Русской Православной Церкви.