Церковь деревянная на каменном фундаменте снаружи обшита тёсом. Имеет характерную для культовых построек вытянутую прямоугольную форму, образующуюся за счёт размещённых по одной оси объёмов. По оси расположены алтарь, собственно храм, трапезная и трёхъярусная колокольня с восьмериком звона. В основе здания четверик собственно храма и восьмерик центрального барабана, увенчанного главой с яблоком и крестом. Боковые приделы завершены криволинейной кровлей. Четверик собственно храма акцентируют четыре малые главки на глухих барабанах. Объём колокольни трёхъярусный, последний ярус восьмерик с шатровым завершением.

История усадебного места. Дмитриевская церковь села Клявлино построена в 1896 году в виде школы, на средства православного комитета миссионерского общества и средства местных крестьян. Церковь имела один престол в честь святого великомученика Дмитрия Мироточца. Была освящена 10 апреля 1897 г. Здание церкви было деревянным с деревянной колокольней. С 1895 года в с. Клявлино существовала смешанная церковная школа. Была преобразована в одноклассную церковно-приходскую школу в 1898 году.

Объект культурного наследия зарегистрирован в перечне выявленных объектов культурного наследия Самарской области.