Приход храма в честь великомученика Димитрия Солунского в Тольятти начал своё существование в 2011 году. Первоначально богослужения совершались в помещении, устроенном на первом этаже Дома ветеранов по адресу: Майский проезд, дом 1. Это временное помещение использовалось как домовый храм до начала строительства отдельного здания.
В 2016 году началось строительство храма в Комсомольском районе Тольятти на улице Телеграфной, юго-западнее дома №44. Земельный участок под строительство был выделен епархиальным управлением при поддержке Тихоновского благочиния Тольяттинской епархии. С Пасхи 2021 года богослужения стали совершаться в строящемся храме, хотя строительные работы ещё продолжались.
11 сентября 2022 года епископ Тольяттинский и Жигулёвский совершил чин освящения креста для купола храма, после чего купол был установлен. Основной этап строительных работ завершился 28 июля 2024 года освящением креста на куполе колокольни. На момент завершения основных работ оставались невыполненными работы по благоустройству территории и чистовой отделке интерьеров.
Архитектурный проект храма выполнен в традициях русского церковного зодчества. Здание представляет собой четверик, увенчанный восьмигранным барабаном с шатровым куполом. Колокольня повторяет структуру центрального перекрытия, но в уменьшенных пропорциях. Вход в храм расположен с западной стороны, алтарная часть выделена гранёной апсидой.
Исторически почитание великомученика Димитрия Солунского в регионе восходит к XIX веку, когда в селе Сосновый Солонец Ставропольского района существовал храм с престолом в честь этого святого, построенный в 1885 году и разрушенный в советский период. Современный храм в Тольятти продолжает эту традицию почитания святого Димитрия, особо чтимого в воинской среде.
