Сегодня, в праздничный для храма день, службу здесь проведет митрополит Барнаульский и Алтайский Сергий.
Димитровский храм был построен как домовая церковь при горнозаводской богадельне, входившей в ансамбль Демидовской площади. Инициатором строительства был Пётр Козьмич Фролов — начальник Алтайского горного округа.
Церковь стала вторым в Барнауле каменным храмом после Петропавловской церкви. В 1920 году храм был закрыт, в советские годы в нем располагались киноклуб, спортивное общество «Спартак», магазины и прочие организации.
В 1991 году в здании после пожара обрушился купол.
В 2011 году храм полностью восстановили.