В XVIII веке в деревне Сулажгора существовала часовня во имя святого Вакха, которая не сохранилась до наших дней. В 1857 году местные жители обратились к духовному и губернскому начальству с просьбой о разрешении на строительство собственной церкви, мотивируя это значительным расстоянием до ближайшего прихода в Соломенном и трудностями в исполнении религиозных обрядов. Местный крестьянин Першин пожертвовал на строительство храма 2800 рублей. 19 сентября 1857 года, получив благословение архиепископа Олонецкого и Петрозаводского Аркадия, была заложена новая церковь. Строительство деревянного храма на каменном фундаменте длилось чуть более семи месяцев, и к началу лета 1858 года он был возведен под крышу. С этого времени день святого великомученика Димитрия Солунского стал храмовым праздником деревни.
31 марта 1911 года был открыт самостоятельный Сулажгорский приход, до этого храм обслуживался Соломенским приходом. Причту нового прихода от общества сулажгорских крестьян было выделено 13 десятин пахотной земли и пожертвовано 200 рублей.
В 1930-х годах, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт, а здание передано под клуб. В 1989 году бывшее здание церкви сгорело. В конце 1990-х годов на месте, где стояла церковь, был воздвигнут памятный крест.
В 2002 году был построен новый каменный храм во имя святого великомученика Димитрия Солунского. Инициатором его строительства стал депутат Законодательного Собрания Республики Карелия Александр Павлович Лукин, у которого в 2001 году в Петрозаводске трагически погиб сын Димитрий, участник военных действий в Чечне.
Архитектурно новый храм представляет собой каменное здание в форме правильного креста, размером 10,5×10,5 м. В апреле 2008 года рядом с храмом был открыт приходской дом. 15 августа 2005 года на Сулажгорском кладбище архиепископом Карельским и Петрозаводским Мануилом и епископом Архангельским и Холмогорским Тихоном была освящена новая часовня во имя святой Иулии и святой Анны.
