История Димитриевского храма начинается 13 сентября 1886 года, когда оренбургский купец Фёдор Петрович Дегтярёв обратился в городскую управу с прошением о строительстве церкви во имя святого великомученика Димитрия Солунского на средства, завещанные его покойным братом Дмитрием. В январе 1887 года городская дума дала разрешение на отвод участка под строительство, и в августе того же года Строительное отделение утвердило проект. Строительство церкви продолжалось до 1890 года. В 1899 году с правой стороны был пристроен придел на средства купца Максима Мокеева; в 1900 году на частные пожертвования того же купца устроен новый придел с левой стороны .
В советский период храм подвергся частичной утрате: около 1935 года православной общине принадлежал только левый, Успенский придел, тогда как центральный и правый приделы были захвачены обновленцами. В храме служили священнослужители, арестованные в 1937 году .
