Современные Лысые Горы – это в прошлом четыре отдельных населённых пункта: село Лысые Горы, одноимённый пристанционный посёлок, деревня Графщина и село Старая Бахметьевка. Бывшее владельческое село Лысые Горы сегодня расположено на юге посёлка. Основано в 1730-х годах, между первой и второй ревизиями. Главное название было дано по близлежащей горе, второе – по престолу церкви.
Тщанием действительного статского советник Григория Ивановича Орлова в 1743 году в Лысых Горах была построена церковь во имя великомученика Дмитрия Солунского. За более чем ста лет существования церковь, видимо, пришла в ветхое состояние, и в 1875 году тщанием землевладельца А. Беляева была построена новая церковь. Её здание было деревянным, имело колокольню и престол во имя Дмитрия Солунского, как и у первого храма села. В 1904 году тщанием землевладельца Фёдора Петровича Бартенева церковь была внутри оштукатурена, расписана и сделана тёплой. В период Советской власти в середине 1930-х годов Дмитриевская церковь была закрыта и впоследствии разрушена.
9 сентября 1990 года в одном из старейших зданий Лысых Гор, которое само по себе является историко-архитектурной достопримечательностью, был освящён временный храм во имя святого великомученика Димитрия Солунского. Бывший каменный особняк был отремонтирован и реорганизован под нужды храма, при котором открылась воскресная школа. В 800-х метрах от этой церкви по ул. Мира около ФОК «Олимпик» в 2009 году начато строительство новой каменной церкви.
