История храма начинается в конце XVIII века, когда в 1789 году секунд-майор Дмитрий Алфераки, происходивший из лакедемонских греков, приобрёл земли у Миусского лимана и основал поселение, названное Лакедемоновкой. В 1794 году, по инициативе Алфераки и при поддержке доверенного управляющего Фёдора Базилевского, было принято решение о строительстве церкви в честь святого великомученика Димитрия Солунского, небесного покровителя Алфераки. 19 октября 1794 года было получено благословение на строительство от Екатеринославского митрополита Гавриила, а 13 ноября того же года протоиерей Иоанн Андреев освятил место под строительство, заложив закладной камень и водрузив крест.
Строительство церкви было завершено в мае 1795 года. 24 июля того же года Алфераки обратился к митрополиту с просьбой освятить храм и назначить священника. 5 августа 1795 года было дано разрешение на освящение храма и выдачу антиминса. Таким образом, в Лакедемоновке была основана Свято-Димитриевская церковь, ставшая центром духовной жизни местного населения.
В течение XIX века храм функционировал как приходская церковь, обеспечивая духовное окормление жителей села. Однако в 1937 году, в период антирелигиозной кампании, храм был закрыт и продан колхозу имени Сталина за 50 тысяч рублей. Здание использовалось как зернохранилище. Во время немецкой оккупации в 1942 году местные жители самовольно открыли храм и возобновили богослужения.
В 1961 году, по решению народного суда, храм был вновь закрыт на основании заключения о его аварийности. Православная община села была ликвидирована, а здание использовалось под хозяйственные нужды, постепенно разрушаясь. В 1980-е годы храм служил хозяйственным складом.