В начале XIX века усадьба Суханово находилась во владении князей Волконских. В 1812 году, после смерти генерал-лейтенанта Дмитрия Петровича Волконского, участника Отечественной войны 1812 года, его супруга, княгиня Екатерина Алексеевна Волконская, решила увековечить память мужа и создать семейную усыпальницу. Для этого был заложен храм-мавзолей, спроектированный архитектором Доменико Жилярди. Строительство храма было завершено в 1813 году, и он был освящён в честь святителя Димитрия Ростовского, небесного покровителя покойного князя.
Архитектурно храм представляет собой ротонду с куполом, окружённую колоннадой. Фасады выполнены из красного кирпича с белокаменными деталями, включая шестиколонный дорический портик на главном входе. С восточной стороны к храму примыкает трёхъярусная кирпичная колокольня, окружённая одноэтажными флигелями, в которых размещались богадельни для ветеранов войны 1812 года.
В 1918 году усадьба была национализирована, и храм подвергся осквернению и разорению. В период с 1918 по 1934 годы в усадьбе размещались различные учебные заведения, включая школу-колонию для сирот и школы первой и второй ступени. С 1935 года усадьба находится в пользовании Союза архитекторов России. В этот период были проведены реконструкции, в том числе перестройка части здания храма под столовую и утрата некоторых элементов, таких как колоннада и колокольня.
В 2010 году, благодаря инициативе местной общины и поддержке Союза архитекторов России, в храме был отслужен первый праздничный молебен. В 2012 году состоялась первая Божественная литургия. На данный момент храм продолжает использоваться для проведения молебнов и литий, а также служит объектом культурного наследия, привлекающим внимание как местных жителей.