Im Jahr 1824 wurde neben dem östlichen Tor des Klosters eine hölzerne Kirche zu Ehren des heiligen Sergius von Radonesch errichtet. Diese Kirche wurde aus dem Dorf Jam transportiert und war für die Gemeindemitglieder der Machriner Siedlung bestimmt. Im Jahr 1764, nach der Übergabe der Klosterflächen an den Staat, bildeten die Bewohner der Machriner Siedlung und 12 Dörfer, die zuvor zum Machrisch-Kloster gehörten, eine selbstständige Gemeinde. Diese Gemeinde, die sich in der Provinz Wladimir befand, unterstand dem Bischof der Diözese, während das Kloster selbst von der Dreifaltigkeits-Sergius-Lavra verwaltet wurde. Die Gemeindemitglieder und die Geistlichkeit hatten keine eigene Kirche, daher fanden die Gottesdienste auf Anordnung des Moskauer Metropoliten Platon im Kloster mit separatem Eingang statt. Die Kirche war kalt, und im Winter zogen es die Gemeindemitglieder vor, die warme Klosterkirche zu besuchen, was zu Missverständnissen zwischen der Gemeindeseelsorge und der Klosterleitung führte. Nach 1824 wurde die Sergius-Kirche aufgrund von Baufälligkeit geschlossen, und die Gemeinde blieb ohne Kirche. Von dieser Situation erfuhr der Bischof von Wladimir, Parfenij. Im Jahr 1824 half er der Gemeinde, eine hölzerne Kirche im Dorf Jam von dem Grundbesitzer Jakovlev zu erwerben. Im Jahr 1832 bat der Priester Ivan Gerasimov Bischof Parfenij, die neue steinerne warme Kirche zu Ehren des Sergius von Radonesch zu weihen. Im Jahr 1851 sammelten die Gemeindemitglieder Mittel für die Umgestaltung der Kirche: Sie bauten einen neuen dreigeschossigen Glockenturm und zwei Altäre zu Ehren des heiligen Nikolaus und des Tikhvin-Ikone der Gottesmutter. Die einstöckige steinerne Kirche hatte die Form eines Schiffes, mit Altären im Speisesaal und einem Vorraum auf der Westseite, an den der Glockenturm angrenzte. In den 60er und 70er Jahren wurde die Kirche mit Mitteln des Vorstehers Ilja Wasiljewitsch Dvoretski geschmückt. In der Kirche wurde ein Marmorboden verlegt, der Ikonostase vergoldet und die Wände von F.D. Lawrowski bemalt. Von 1877 bis 1879 wurde eine steinerne Umfriedung gebaut. An der Kirche arbeiteten eine Schule und eine Bibliothek. Ende der 30er Jahre des 20. Jahrhunderts wurde die Kirche geschlossen, der Altar und das obere Geschoss des Glockenturms abgerissen. In der Sowjetzeit befanden sich hier ein Klub, ein Teesalon und eine Bibliothek. Dieses architektonische Denkmal blieb lange Zeit aufgrund fehlender Mittel für die Wiederherstellung verfallen. Im Jahr 2006 begannen die Restaurierungsarbeiten dank der Wohltäter. Am 6. Mai 2006 wurde der erste Stein für den wiederaufgebauten Teil der Kirche gelegt. In dreieinhalb Jahren wurde die Kirche wiederhergestellt. Im Sommer 2009 malten Ikonenmaler unter der Leitung von A.A. Lawdansky den Altar. Ende 2009 war die Restaurierung abgeschlossen, und die Kirche war bereit für die Weihe. Fast 70 Jahre war das Dreifaltigkeitskloster ohne Hauptaltar, da die Kirche der Heiligen Dreifaltigkeit 1942 gesprengt wurde. Mit dem Segen von Patriarch Kirill wurde die wiederhergestellte Sergius-Kirche im Namen der Heiligen Lebendigen Dreifaltigkeit neu geweiht. Am 15. August 2010 vollzog Patriarch Kirill die große Weihe der Kirche und leitete die Liturgie.

Am 3. September 2010 wurden die Reliquien des heiligen Varlaam in die Kirche der Heiligen Dreifaltigkeit übertragen. Am 21. Juni 2012 wurde der rechte Altar der Kirche zu Ehren des Sergius von Radonesch geweiht. Die feierliche Weihe und Liturgie wurde von Erzbischof Theognost von Sergiewo-Posad geleitet.