Бесплемяновский хутор расположен в лесостепной зоне, на правом берегу реки Хопёр, у подножья Калачской возвышенности. Населённый пункт основан в 1687 году как казачий городок. С 1704 по 1842 (по др. данным — 1849) годы — станица Бесплемяновская Хопёрского округа Области Войска Донского, позже населённый пункт преобразован в казацкий хутор юрта Петровской станицы. В 1921 году, в связи с разделом Области Войска Донского, Бесплемяновский хутор отошёл к вновь образованной Царицынской губернии.
Среди хуторян-старожилов можно услышать рассказ о происхождении названия хутора. Около четырёхсот лет назад появился в этих местах беглый крепостной крестьянин. Чтобы не вернули карательные отряды его назад, он называл себя: «Степка без племени». Отсюда и пошло название населённого пункта — Бесплемяновский.
Первый храм, как полагалась у казаков, был срублен во время основания казачьего городка, т.е. во второй половине XVII века, хотя первое упоминание о нём относится только к 1730 году. 13 июня 1745 года храм сгорел от попадания молнии. Вместо него 27 июня 1748 года в станице была заложена новая деревянная церковь, освящённая в 1752 году.
В 1793 году, вследствие ветхости деревянного храма, станичники Бесплемяновской купили новую деревянную церковь. Этот храм был первоначально построен и освящён в станице Урюпинской в честь Покрова Божией Матери в 1778 году. Перевезённый в Бесплемяновскую, 7 мая 1793 года состоялась его закладка на новом месте, а 5 ноября того же года однопрестольный деревянный храм в честь святого Димитрия Мироточивого Солунского был освящён при большом стечении станичников.
Центральный сруб храма («мужичник») имеет восьмерик «от пошвы»; клети «бабника» и алтаря рублены со скошенными углами; стены сруба основного объёма, имея небольшой наклон к его центру, заканчиваются довольно высоким повалом, выше которого над спускающимися к нему скатами крыши, поднимаются еще три низких срубика, отделенных друг от друга довольно крутыми скатами крыш и завершенных шаровидной главкой, стоящей на едва заметной шейке. Такие же главки, но только значительно меньшего размера, высятся над высокими крышами «бабника» и алтаря, в точках схода их пяти скатов. Стены храма покрыты гонтом. Перед дверью «бабника» устроена небольшая звонница, покрытая двухскатной крышей.
Сгорела вновь построенная церковь в 1883 году. Вместо неё был срублен молитвенный дом. Церковная школа грамоты была открыта на хуторе 1 декабря 1885 года, а 16 мая 1897 года эта школа была преобразована в церковно-приходскую.
В 1900 году на средства прихожан была построена и освящена каменная однопрестольная церковь Димитрия Солунского, Мироточивого с колокольней в одной связи. В 1912 году церкви принадлежали: 350 кв. саж. усадебной земли, деревянный дом причта, пожертвованный диаконом Александром Казанским в 1909 году, деревянное на каменном фундаменте здание церковно-приходской школы, рассчитанное на 60 учащихся и с квартирой для учителя, а также деревянный дом для церковного караула.
Храм закрыли в 1930-х годах, а в начале 1940-х церковь разобрали, из её кирпича в соседнем хуторе построили школу.
В настоящее время на Бесплемяновском хуторе действует приход, которому выделили старое здание, относящееся к бывшей церкви, а в советские времена оно служило сельской администрацией и конторой колхоза. Здесь создали молитвенный дом в честь Димитрия Солунского. В приходе начала возрождаться духовная жизнь.
