La primera iglesia en la stanitsa de Petropavlovsk fue construida en el año de su fundación, en 1845. Era una estructura de madera, ubicada en el centro de la stanitsa y consagrada en honor a los santos Pedro y Pablo, cuyos nombres se convirtieron en la base para el nombre de la stanitsa.

En 1904 comenzó la construcción de una nueva iglesia, financiada por donaciones de los feligreses. Tras la finalización de los trabajos, fue consagrada en honor al santo Dimitri de Rostov.

Durante los años soviéticos, la iglesia sobrevivió, pero fue cerrada. En sus paredes funcionaron una escuela, un taller de bobinado de motores y un albergue.

En 1988, la iglesia de San Dimitri se convirtió en una de las primeras en Kubán, devueltas a la Iglesia Ortodoxa Rusa. Comenzó una larga restauración. En 2004, los feligreses celebraron el 110 aniversario de la iglesia de San Dimitri.