Pierwsza cerkiew w Czarnorzekach powstała w roku 1600. Przetrwała do wybudowania obecnej, murowanej. Ks. Władysław Sarna w "Opisie powiatu jasielskiego"[59] wyd. w 1908 r. pisze: Czarnorzeki posiadają cerkiew drewnianą pod wezwaniem św. Dymitra, wybudowana w 1600 r. Mieszkańcy prawie w połowie rzym. kat., a w połowie greck. obrządku, trudnią się wyłamywaniem kamieni, wyrabianiem żarn, brusów i osełek. Niewiele więcej można znaleźć o starej cerkwi w schematyźmie D. Błażejewskiego[48]: zbudowana w 16 stuleciu, poszerzona w 1717 roku, restaurowana w 1886 r.
Budowa nowej, murowanej cerkwi trwała od 1918 do 1921 r. Budowę wspomógł finansowo pochodzący z Czarnorzek adwokat Semen Woźniak; był on też fundatorem ikonostasu, rzeźbionego w 1933 r. przez artystów huculskich.
Od 1948 r. użytkowana jako rz.-kat. kościół filialny parafii w Węglówce. Poprzednio w tym samym miejscu stała cerkiew drewniana, pod tym samym wezwaniem, zbudowana w 1600 r.