Inicialmente, la iglesia fue consagrada en honor al metropolitano Alexis y construida de madera hacia 1690 cerca de la esquina suroeste de la catedral de la Anunciación con los fondos del sacristán patriarcal Iósif Bulgákov, quien se retiró al monasterio.

La iglesia tenía forma octogonal, su única cúpula estaba cubierta con tejas de arcilla y coronada con una cruz forjada dorada. Los marcos de las ventanas estaban realizados en el estilo del barroco ruso de finales del siglo XVII. En la iglesia había un altar de una sola ábside, y el pórtico occidental era de madera.

En la década de 1820, el arquitecto I. E. Efímov reemplazó el pórtico de madera por uno de piedra, que ocupaba todo el ancho de la galería de la catedral. Después de que a mediados del siglo XIX se construyó en el monasterio una nueva iglesia en honor a Alexis el Metropolitano, la iglesia fue reconsagrada en memoria de Sergio de Radonezh, quien visitó Nizhni Nóvgorod en el siglo XIV, y pasó a llamarse iglesia de Sergio.