Храм в честь Преподобного Димитрия Прилуцкого был построен на средства московского купца Дмитрия Петровича Сторожева на территории института Патологоанатомии при Императорском Московском университете.

Строительство клинического городка на Девичьем поле началось в 1880-х годах. Первое здание часовни в честь Преподобного Димитрия Прилуцкого появилось в 1890 году.

Позже известный московский благотворитель Д.П. Сторожев обратился в ректорат университета с просьбой возвести на месте часовни храм. Сторожев владел домом на Большой Царицынской улице (ныне Большая Пироговская), напротив университетских клиник. Он был членом совета Александровской больницы Московского купеческого общества и попечителем Солодовниковской богадельни.

Своим даром он хотел "дать возможность бедным людям отпевать умерших при Университетских клиниках родственников после совершения литургии, не требуя за это определенной платы". Так он выразил свое желание в письме к ректору университета.

Однако Дмитрий Петрович не дожил до начала строительства. Храм был возведен через год после его смерти. Перед кончиной он поручил своему племяннику Сергею Петровичу Сотворенкову завершить начатое дело.

Проект нового храма разработал архитектор Б. Кожевников. Монументальное здание было выполнено в византийском стиле, что могло быть определено при участии главного архитектора Клинического городка К.М. Быковского.

Храм был освящен 25 сентября 1903 года (8 октября по новому стилю). После революции церковь закрыли.

В 1960-х годах в здании находилась типография, в 1980-х, лаборатория анестезиологии 1-го Московского медицинского института и кислородная станция, затем склад использованного белья Медицинской академии. В 1990-х сотрудники Академии подняли вопрос о возвращении храма церкви, и уже через год богослужения возобновились.

Это единственный в Москве престол в честь святого Димитрия Прилуцкого. Храмовая икона Преподобного Димитрия Прилуцкого была написана в 1991 году современным иконописцем в древнерусской традиции. Этот святой, один из выдающихся подвижников, молитвенник и строгий аскет, пользовался большим почитанием у наших предков.

Также в храме находятся частицы мощей святого целителя Пантелеимона и чтимая Феодоровская икона Богородицы.