Храм во имя святого великомученика Димитрия Солунского в поселке Базарный Сызган был возведен в 1875 году. Здание представляет собой образец православной храмовой архитектуры второй половины XIX века, характерной для сельских приходов Симбирской губернии. Построен в традициях русско-византийского стиля с элементами эклектики.
В архивных документах сохранились сведения о том, что храм строился на средства местных купцов и прихожан. Главный престол был освящен в честь Димитрия Солунского, что соответствует традиции посвящать храмы воинским святым в населенных пунктах с исторически сложившейся воинской славой.
В период с 1930-х по 1940-е годы храм, как и многие другие культовые сооружения, был закрыт для богослужений. Здание использовалось в хозяйственных целях. В послевоенные годы храм возвращен верующим, проведены восстановительные работы. Сохранились фрагменты первоначальной росписи стен и иконостаса.
Архитектурный ансамбль включает в себя основное здание храма, выполненное в форме четверика с полукруглой апсидой, и отдельно стоящую колокольню. Фасады украшены кирпичным декором в виде поясов, ширинок и наличников окон. Кровля завершается луковичной главкой на цилиндрическом барабане.
В 2014 году храм получил статус объекта культурного наследия регионального значения (номер в реестре: 7300000143). Это способствовало началу комплексной реставрации, в ходе которой были восстановлены утраченные архитектурные элементы и проведены исследования исторических строительных технологий.