Το πρώτο εκκλησάκι του Αγίου Δημητρίου κτίσθηκε το 1902 ενώ ο τεράστιος περιβάλλον οικοπεδικός χώρος του λειτουργούσε ως νεκροταφείο Περιστερίου και Κολωνού. Το 1924-1925 κτίσθηκε από πρόσφυγες Μικρασιάτες το παρεκκλήσιο του Αγίου Αντωνίου. Τον Νοέμβριο του 1928 έπαυσε να λειτουργεί το νεκροταφείο και τα οστά μετεφέρθηκαν στο νέο νεκροταφείο του Αγίου Λαζάρου (Αγ. Βασιλείου).

Η νέα εκκλησία θεμελιώθηκε το 1954. Ο Ιερός Ναός στην σημερινή του μορφή λειτούργησε το 1961 ενώ τα εγκαίνια τελέστηκαν το 1968. Η αγιογράφηση άρχισε το 1971. Την ίδια χρονιά με απόφαση του Δήμου Περιστερίου ο Ιερός Ναός ορίσθηκε ως Πολιούχος της πόλεως μας.