В 1757г. в слободу Меловатка переселились малороссы из Воронежской, Харьковской, Полтавской и Екатеринбургской губерний. В 1765 году в Меловатке была построена деревянная церковь Дмитриевская.
В 1811 году на её месте начали строить каменную церковь во имя великомученика Дмитрия Солунского, строительство которой закончилось в 1818 году. Во время строительства, при закладке фундамента, находили человеческие кости, кресты и гробы, выдолбленные из цельного дубового леса в виде колод, что свидетельствует о древности поселения.
Церковь просуществовала до 1925 года, была закрыта в 1925 году. Позже помещение церкви стали использовать под склад. В 1946 году верующие подали ходатайство об открытие в селе Меловатка имеющейся церкви, но она так и не была открыта.