Село Кандабулак было основано в 1737 году по указу императрицы Анны Иоанновны о переселении калмыков к востоку от Волги для несения пограничной службы. Непосредственный надзор за исполнением указа осуществлял В.Н. Татищев.
В 1781 году на средства местных жителей была построена первая деревянная церковь с престолом, освящённым во имя великомученика Димитрия Солунского, покровителя воинов. Первым священником был Андрей Семёнов, окончивший Казанскую Академию. В 1898 году при церкви была открыта школа, где обучалась местная детвора.
В 1895 году было разрешено строительство нового каменного трёхпрестольного храма: во имя Пресвятой Троицы, святителя и чудотворца Николая и святого великомученика Димитрия Солунского. Проект церкви разработал архитектор Тадеуш Северинович Хилинский, который также осуществлял надзор за строительством. Строительство было завершено в 1906 году. В храме находилась библиотека из 173 томов, где обучали местных ребятишек грамоте. После завершения строительства каменного храма, деревянная церковь была продана в село Орловка.
В 1939 году храм был закрыт. Власти распорядились его снести, но снести успели только колокольню. В течение многих лет здание использовалось как склад. В 1998 году началось восстановление храма. 26 декабря того же года в нём была совершена первая Божественная литургия, которую провёл благочинный Суходольского благочиния, протоиерей Василий Анисимов. В 2005 году был установлен основной купол, а в 2009 году завершено строительство колокольни, увенчанной куполом, изготовленным в Челябинске.
Архитектура храма отражает традиции русской церковной архитектуры с элементами местного стиля. Здание выполнено из кирпича, имеет прямоугольную форму с полукруглой апсидой. К храму примыкает трапезная, а отдельно стоит колокольня. Внутреннее убранство включает иконостас и росписи, выполненные местными мастерами.
