Каменная церковь построена прихожанами в 1871 году и имела три престола: главный — в честь св. вмч. Димитрия Солунского и придельные — Рождества Богородицы и св. Петра и Онуфрия. Действовала церковная школа.
Официально церковь закрыта в 1936 году и превращена в склад местного совхоза. 29 июля 1955 года Тамбовский облисполком постановил разобрать здание церкви для строительства клуба и яслей. Но церковь уцелела. В 1989 году по просьбе прихожан церковь передана Тамбовской епархии Русской Православной Церкви. В июне того же года совершилось освящение храма иерейским чином, а 29 августа 1993 года — архиерейским. Престолов три: центральный — в честь вмч. Димитрия Солунского, северный алтарь — престол в честь Рождества Пресвятой Богородицы, южный алтарь — престол в честь прп. Петра Афонского и прп. Онуфрия Великого.
По материалам официального сайта Тамбовской епархии
Церковь Дмитрия Солунского в Иловай-Дмитриевском основана не позднее начала XIX столетия, а последнее каменное здание возведено в 1871 году на средства прихожан и благодетелей. В 1936 году храм был закрыт и не использовался до 1955 года, пока не поступил приказ о его разрушении, но вместо этого в нем стали хранить химические удобрения. В 1989 году возвращен верующим.Ныне храм представляет собой обширный невысокий четверик, несущий световой восьмерик, увенчанный массивной луковичной главкой и крестом. С запада к четверику примыкает небольшая трапезная и трехъярусная величавая колокольня. Завершения четверика украшены рядом килевидных кокошников, в нише которых установлены лики святых.В настоящее время церковь великомученика Дмитрия Солунского с первым приделом Петра Афонского и Онуфрия Великого, вторым — Рождества Богородицы действует, к ней приписаны три часовни, расположенные в селе.
http://www.voronezhgid.ru/architecture/monastery/
