Ο ναός Αγίου Δημητρίου βρίσκεται στη γραφική πλατεία της Αθύτου. Κτίστηκε το 1859 πάνω στα ερείπια παλαιοχριστιανικού ναού. Αναφέρεται μάλιστα ότι στην Άφυτο για την ανέγερση της εκκλησίας βοήθησε ο μοναχός Φίλιππος της μονής Σίμωνος Πέτρα. Πρόκειται για τρίκλιτη ξυλόστεγη βασιλική με τρούλο, με ενσωματωμένο κωδωνοστάσιο, νάρθηκα, γυναικωνίτη και αυλή. Ιδιαίτερης καλλιτεχνικής αξίας είναι η λιθανάγλυφη παράσταση των κτητόρων στο νότιο τοίχο του ναού, καθώς και το λίθινο περιστέρι στο καμπαναριό. Παρεκκλήσια του ναού αποτελούν ο Άγιος Γεώργιος (1867), η Κοίμηση της Θεοτόκου (1855), ο Άγιος Αθανάσιος και ο Άγιος Νικόλαος.
Στο ναό του Αγίου Δημητρίου φυλάσσονται δύο φορητές εικόνες, του Χριστού Παντοκράτορος και της Θεοτόκου βρεφοκρατούσας, που φέρουν την επωνυμία «Ο Δίκαιος Κριτής» και «Η Αμόλυντος». Η λεπτομερής εξέταση και ανάλυση τους έδειξε ότι ανήκαν στις δεσποτικές εικόνες τέμπλου ενός άγνωστου μικρού ναού. Επειδή είναι γνωστό ότι ο ναός του Αγίου Δημητρίου της Αθύτου πυρπολήθηκε το 1821 και επανοικοδομήθηκε το 1859, θεωρείται βέβαιο ότι οι δύο εικόνες δεν προέρχονται από το ναό στον οποίο φυλάσσονται αλλά πιθανώς από κάποιο παρεκκλήσι ή εξωκλήσι του χωριού. Μπορούσαμε να υποθέσουμε επίσης και την πιθανή προέλευση τους από κάποια αγιορείτικη μονή και ότι ίσως αποτελούν δωρεά για τον εξοπλισμό του ναού την περίοδο της επανοικοδόμησής του. Στην κτηματική περιφέρεια της Αθύτου υπήρχαν, μέχρι το 1932, τα μεγάλα και παλαιά αγιορείτικα μετόχια των μονών Μεγίστης Λαύρας και Αγίου Παντελεήμονος, με τις οποίες οι Αθυτιώτες διατηρούσαν στενές σχέσεις.
Τα τεχνοτροπικά χαρακτηριστικά και των δύο εικόνων, όπως και η εμφανής ομοιότητα τους, επιβάλλουν τη χρονολόγηση τους στο πρώτο τέταρτο του 17ου αιώνα. Οι εικονογραφικοί τύποι του Χριστού ένθρονου, μετωπικού και ευλογούντος, και της Θεοτόκου Αμόλυντου, συνδεόμενης με την Παναγία του Πάθους, είναι κοινοί στη βυζαντινή και τη μεταβυζαντινή τέχνη των εικόνων. Μεταξύ του θρόνου και του υποποδίου του Χριστού υπάρχει η εξής αναθηματική επιγραφή, με μαύρα μικρά γράμματα: μν(ήσθη)τι κ(ύρι)ε τας ψυχάς των δούλων σου Γαβριήλ μοναχού νίκου αρχοντούς και λάσκαρι των εξοδιαστών και δια χειρός δανιήλ (μον)αχού, όπως φάνηκε καθαρά κατά τη διαγνωστική εξέταση και ανάλυση της εικόνας. Στα χαρακτηριστικά αυτά προσθέτουμε και την απόλυτη συνάφεια και ομοιότητα, με την οποία αποδίδεται ο επιμελημένα κομψός γραφικός χαρακτήρας του ζωγράφου τόσο στις επιγραφές, όσο και στην υπογραφή του.
Με το συνδυασμό και την ερμηνεία των πληροφοριών, που αντλήθηκαν από την ακτινογραφία και την υπέρυθρη ανακλαστογραφία, επιβεβαιώθηκε η αρχική υπόθεση, ότι είναι έργα του ίδιου καλλιτέχνη. Πρόκειται για τον Δανιήλ μοναχό, το όνομα του οποίου απαντά πολλαπλώς στη ζωγραφική τόσο της τελευταίας εικοσαετίας, όσο και της πρώτης του 17ου αιώνα. Οι παρατηρήσεις αυτές βοηθούν στην εξαγωγή των ακολούθων, πιστεύουμε αδιάσειστων, συμπερασμάτων. Ο ζωγράφος Δανιήλ μοναχός -ο τρίτος στη σειρά σύμφωνα με την κατάταξη του Μ. Χατζηδάκη-, η τεκμηριωμένη δραστηριότητα του οποίου εκτείνεται περίπου από το 1587 έως και το 1615, ζωγράφισε εκτός από τις τοιχογραφίες και τις εικόνες του τέμπλου της μονής Κορώνης Αγράφων και τις αποδιδόμενες σε αυτόν τοιχογραφίες στα παρεκκλήσια της μονής Διονυσίου, και τις εικόνες τόσο του εικονοφυλακίου της ίδιας μονής, όσο και εκείνες του ναού του Αγίου Δημητρίου Αθύτου.
Στο κεντρικό κλίτος του ναού υπάρχει η εικόνα της Παναγίας της Αφυτιώτισσας(Παναγία Οδηγήτρια) έργο του 14ου αιώνα από το εργαστήριο της Μονής της Χώρας στην Κωνσταντινούπολη. Η εικόνα αυτή καταχωρήθηκε από 10η Εφορεία το 1974. Μετά την εξέταση, η εικόνα βρέθηκε να καλύπτεται πλήρως με μεταγενέστερο ζωγραφικό στρώμα και είχε σε σημεία μικρή ζημιά. Ο καθαρισμός και η αισθητική αποκατάσταση ολοκληρώθηκε στο εργαστήριο αποκατάστασης της Εφορείας το 2001. Προηγουμένως, τα τεχνικά χαρακτηριστικά της εικόνας διαγνώστηκαν στο ειδικό Διαγνωστικό Κέντρο της Μονής Ευαγγελισμού στην Ορμύλια.
Η αποκατάσταση επιβεβαίωσε την θαυμάσια τεχνική της εικόνας και είναι ένα παράδειγμα των αγιογραφιών από την εποχή των Παλαιολόγων. Η Παναγία εικονίζεται από την μέση και πάνω, με το γνωστό τύπο της Οδηγήτριας, κρατάει τον μικρό Χριστό στο αριστερό της χέρι ενώ το δεξί χέρι της είναι κάτω από το στήθος σε ένδειξη «Δέησης». Ο Χριστός ευλογεί με το δεξί χέρι και κρατά ένα χειρόγραφο ρολό στο αριστερό. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η εκκλησία του χωριού του Αγίου Δημητρίου της Αθύτου κάηκε κατά τη διάρκεια της μεγάλης καταστροφής της Χαλκιδικής το 1821 και επανιδρύθηκε το 1859, θα μπορούσε να υποτεθεί ότι η εικόνα προσφέρθηκε στο νεόκτιστο ναό από ένα μοναστήρι που είχε μετόχι στην περιοχή, ενδεχομένως, η Μεγίστη Λαύρα ή του Αγίου Παντελεήμονα.
