Первое упоминание о храме во имя святого великомученика Димитрия Солунского в селе Русский Юрмаш относится к 1769 году. Деревянная церковь была построена беглыми крестьянами и казаками, поселившимися на свободных башкирских землях. Антиминс для этого храма был подписан епископом Варфоломеем Вятским и Великопермским. Первый храм просуществовал около ста лет, пока не был уничтожен пожаром в 1850 году.
В середине XIX века на месте сгоревшей церкви возвели второй деревянный храм с тем же посвящением. Согласно документам 1873 года, причт состоял из священника, дьякона и двух причётников. Земли при церкви насчитывали 33 десятины, имелся церковный дом. В 1862 году при храме открылось училище, где обучалось семь мальчиков.
В 1890-х годах началось строительство каменного храма, завершившееся в 1900-1903 годах. Новое здание было выдержано в эклектичном стиле с элементами византийской и азиатской архитектуры. В 1937 году храм был закрыт советскими властями, а в 1967 году разрушена его колокольня. В здании последовательно размещались склад, сельский клуб и библиотека.
В 1992 году здание храма было возвращено Уфимской епархии по решению общего собрания жителей села. Начались восстановительные работы, в ходе которых храм получил дополнительное посвящение преподобному Серафиму Саровскому. В январе 2010 года состоялось освящение восстановленного храма с двойным именованием в честь святых Димитрия Солунского и Серафима Саровского.
Архитектурный облик храма характерен для церковного строительства рубежа XIX-XX веков. Здание представляет собой образец провинциальной храмовой архитектуры с элементами эклектики. В плане церковь имеет традиционную крестово-купольную структуру. Сохранились исторические элементы декора и планировки, несмотря на утрату первоначального иконостаса и росписей.