Село Сухая Вязовка образовано в 1762 году. Каменная однопрестольная церковь в селе была построена в 1825 году. Здание церкви выполнено из красного кирпича на белокаменном цоколе. Объёмно-планировочное решение храма корабельного типа. Архитектурный объём здания состоит из колокольни, трапезной, четверика храма, полукруглой аспиды алтаря и боковых приделов. Колокольня трехъярусная.

Освятили церковь в честь великомученика Димитрия Солунского. В 1896 году храм расширили. Его общая площадь составляла 423,5 кв. метра. При церкви имелась библиотека, было и земское училище, основанное в 1862 году, а также церковная школа грамоты, открытая в 1891 году.

Церковь была закрыта в 1925 году. Священника отца Александра арестовали, дальнейшая его судьба не известна. С 1960 по 1990 год в здании церкви находился склад зерна.

В 1991 году здание церкви передали верующим, войти в него было страшно - настолько оно было захламлено. На проведение ремонтно-восстановительных и реставрационных работ власти выделили 50 тысяч рублей. Помогали восстанавливать храм и местные жители. Белили стены, отмывали полы, ремонтировали окна, двери. Материальную помощь оказали работники АОЗТ «Победа» и коллективного хозяйства «Красная звезда». Братья Парамоновы на свои средства купили три колокола.

Нынешний настоятель - священник Роман Ганусевич. В данный момент храм очень нуждается в материальной поддержке для восстановления и ремонта куполов, т.к. идет протечка, и стены постепенно разрушаются.