Впервые на этом месте церковь упоминается в документах в конце XVI в. В 1618 г., во время осады г. Рузы поляками, был уничтожен посад города со всеми храмами, в том числе Великомученика Димитрия. Он восстановлен на средства прихожан в 1678 г.

Ныне существующий каменный храм построен в 1792 г. по проекту архитектора М. Ф. Казакова тщанием прихожанина г. Рузы мещанина Михаила Дмитриевича Брюшкова. Арочные проёмы верхнего восьмерика были раньше открыты, он служил колокольней. В 1848 г., усердием помещицы Рузского уезда Елизаветы Петровны Арсеньевой пристроены два придела — иконы Божией Матери «Утоли моя печали» и Нерукотворного образа Спасителя, — а также колокольня.

Сложная объемная композиция здания, при которой ярусная система сочетается с пятиглавием, и приемы декоративного убранства восходят к архитектуре барокко. Невысокий восьмигранный столп храма перекрыт плоским сомкнутым сводом с макарнами. Стоящий на нем меньший по объему восьмерик с главой был некогда сквозным и служил звонницей. На ярус «звона» вела внутристенная лестница. Диагональные, сильно раскрепованные грани столпа, покрытые мелким рустом, несут малые главы на граненых трибунах. Фасады завершены чередующимися лучковыми и треугольными фронтонами на четком и легком антаблементе. Сложному построению внешнего объема противостоит целостность внутреннего пространства, также наделенного чертами барокко. Боковые приделы и колокольня возведены в 1848 г.

В 1937 году храм был закрыт, в нем сначала располагалась артель по изготовлению валенок, потом склад, мастерские, трансформаторная подстанция. колокольня сначала использовалась как парашютная вышка, затем была снесена. В 70-е — 80-е годы в храме располагался промкомбинат.

Духовенство храма было репрессировано. Храм был вновь открыт в конце 1989 года. Начинал возрождение храма ныне покойный протоиерей Борис Пономарев, настоятель Ильинского храма г.Можайска. В 1990 году указом Митрополита Крутицкого и Коломенского Ювеналия назначен настоятель — священник Игорь Лепешинский. В 1990-99 г.г. идет активное возрождение прихода. Каждая организация в Рузском районе внесла в возрождение храма свою лепту. Попутно идет и строительство дома священника, трапезной, библиотеки, гостиницы, воскресной школы, словом — тех помещений, которые необходимы для нормальной приходской жизни.

В 1990 году создается детская воскресная школа, затем детский хор и школа ремесел.

20 мая 1995 года храм освящен архиепископом Можайским Григорием.

В 1996 году образуется Рузское благочиние. Храм становится центральным приходом благочиния.

К 2000-му году храм практически восстановлен. Установлены все иконостасы, проведено газовое отопление, храм полностью оштукатурен и покрашен.