Село Тёпловка (также Пыркино, Дмитриевское) было основано в конце XVIII века при речке Тёплый Ключ. Первый храм во имя святого великомученика Димитрия Солунского в селе был построен в 1759 году на средства прихожан. Это была однопрестольная холодная церковь. В 1895 году её заменила новая деревянная церковь с колокольней, построенная на каменном фундаменте с печным отоплением. Строительство велось на средства церковно-приходского попечительства, прихожан и местного помещика графа Воронцова-Дашкова.
В штат причта храма входили священник, диакон и псаломщик. При храме действовали церковно-приходская и земская школы. В 1903 году по высочайшему указу на территории села был заложен рыбопитомник для разведения форели к императорскому столу.
После революции 1917 года храм был закрыт в 1927 году, а его здание использовалось для хозяйственных нужд. В 1940-х годах в разместившейся в здании библиотеке произошёл пожар, после чего храмовое здание было полностью разрушено предположительно в 1950-е годы.
В 2004 году в селе начала возрождаться православная община. Для устройства храма была передана сохранившаяся часть церковного здания, предположительно бывшая церковная сторожка или черепичная мастерская. В 2005-2006 годах здание было восстановлено: к нему пристроили алтарную часть, перекрыли кровлю, установили купол. 26 августа 2006 года состоялось освящение восстановленного храма и первая Божественная литургия.
При храме действует воскресная школа для детей. Богослужения совершаются по субботам и воскресеньям, в двунадесятые праздники, а также по средам и пятницам совершаются акафисты и молебны.
