La première église du stanitsa de Petropavlovsk a été construite l'année de sa fondation, en 1845. C'était un bâtiment en bois, situé au centre du stanitsa et consacré en l'honneur des saints Pierre et Paul, dont les noms ont servi de base au nom du stanitsa.

En 1904, la construction d'une nouvelle église a commencé, financée par des dons des paroissiens. Une fois les travaux achevés, elle a été consacrée en l'honneur de saint Dimitri de Rostov.

Pendant les années soviétiques, l'église a survécu, mais a été fermée. Dans ses murs, se trouvaient une école, un atelier de bobinage de moteurs et un dortoir.

En 1988, l'église Saint-Dimitri est devenue l'une des premières en Kuban à être restituée à l'Église orthodoxe russe. Une longue restauration a commencé. En 2004, les paroissiens ont célébré le 110e anniversaire de l'église Dimitrievsky.