Владельческая русская деревня Тепловка, также Пыркино, была основана в конце XVIII века при речке Тёплый Ключ. Через поселение проходила просёлочная дорога из Саратова в Кузнецк. К середине XIX века в Тепловке насчитывалось 242 двора, 1192 мужчины и 1197 женщин. Имелись три мельницы, овчарня и православный храм во имя святого Великомученика Дмитрия Солунского. По его престолу село также часто называли Дмитриевским. В составе Саратовского уезда Саратовской губернии Тепловка с одним сельским обществом являлась центром одноимённой волости. Первая школа, начальная, открылась в 1872 году. В 1895 году старую церковь заменила новая, деревянная, с колокольней, построенная тщанием местного помещика Воронцова-Дашкова.
В штат причта входили священник, дьякон и псаломщик. По высочайшему царскому указу 1903 года на территории Тепловки был заложен рыбопитомник, в котором разводили форель для царского стола. В революционные 1902–1906 годы Тепловка входила в число наиболее неспокойных сёл губернии. По данным переписи 1911 года в Тепловке проживало 3043 человека.
Религиозная жизнь в Тепловке была возрождена в послесоветские годы. В небольшом каменном доме у главной дороги оборудован новый храм во имя Дмитрия Солунского, третий в истории села. Антиминс был освящён 8 августа 2006 года. На здании установлен купол, возле храма благоустроена территория.
