L'aspect architectural du bâtiment a été conçu dans un nouveau style à la mode, connu sous le nom de baroque "narychkine", représentant la version russe d'un des grands styles européens. La construction de l'église du Réfectoire s'est achevée en 1692, coïncidant avec le 300e anniversaire du décès du Saint Serge.

Le type de temple avec réfectoire est apparu en Russie dès le XVIe siècle. Le bâtiment, situé sur une pente sud raide, est élevé sur un sous-sol, ce qui le surélève considérablement au-dessus du sol. Dans les proportions de l'église de Sergiev, les absides, avancées vers l'est, jouent un rôle particulier, leur volume et leur puissante plasticité mettent en valeur l'espace de l'autel.

Après l'incendie de 1746, un toit en fer a été installé au-dessus du Réfectoire avec un système de fermes unique, réalisé mécaniquement. Le portail de l'église avec un fronton élevé et des colonnes sculptées, légèrement en retrait du mur, était à l'origine ouvert. De larges volées d'escaliers, avec des paliers au milieu, mènent aux deux parties du bâtiment : l'église et la Salle de Réfectoire avec sept grandes fenêtres. Au-dessus de l'escalier de l'entrée principale, reconstruit en 1734, s'élève un abri de porche ouvert.

Une caractéristique de la construction est l'abondance de décor extérieur. Les murs disparaissent presque derrière de hautes colonnes lisses et des demi-colonnes, disposées par paires et en faisceaux, de petites colonnes torsadées encadrant les fenêtres et les portes, des encadrements sculptés, des corniches et des coquilles. La dynamique du style "anime" les murs, mettant en valeur de manière spectaculaire les reliefs en plusieurs couches de sculpture et de plâtre.

La peinture murale et le plâtre, décorant l'église du réfectoire et la salle, ont été réalisés entre 1778 et 1780. L'espace intérieur de l'église de Sergiev est allongé du nord au sud et est de taille modeste. Au lieu de fenêtres étroites, la lumière entre par de grandes ouvertures.

Jusqu'au début des années 2000, l'église du réfectoire était le principal lieu des offices monastiques.

Entre 2012 et 2015, des travaux d'envergure ont été réalisés dans l'église du Réfectoire : un revêtement en fonte a été installé, les façades du sous-sol sud, les murs et les voûtes des intérieurs ont été restaurés, les fondations du sous-sol nord ont été renforcées, les locaux du sous-sol nord ont été restaurés, un chauffage par le sol a été installé dans la Petite Salle de Réfectoire, la peinture de l'autel a été restaurée, un chauffage par le sol a été installé dans la Galerie Nord et la ventilation a été mise en place, ainsi que la restauration des niches murales et du décor architectural en plâtre.