En 1824, une église en bois a été installée près des portes orientales du monastère en l'honneur du saint Sergius de Radonège. Ce temple a été transféré du village de Yam et était destiné aux paroissiens de la sloboda de Makhra. En 1764, après la cession des terres monastiques à l'État, les habitants de la sloboda de Makhra et de 12 villages, auparavant appartenant au monastère de Makhritsky, ont formé une paroisse autonome. Cette paroisse, située dans le gouvernement de Vladimir, était soumise à l'archevêque diocésain, tandis que le monastère lui-même était géré par la Laure de la Trinité-Saint-Serge. Les paroissiens et le clergé n'avaient pas leur propre église, donc par ordre du métropolite de Moscou Platon, les services étaient célébrés dans l'église du monastère avec une entrée séparée. L'église était froide, et en hiver, les paroissiens préféraient visiter l'église chaude du monastère, ce qui a causé des malentendus entre le clergé paroissial et la direction monastique. Après 1824, en raison de l'état de délabrement de l'église de Sergius, celle-ci a été fermée, et la paroisse est restée sans temple. Cette situation a été portée à la connaissance de l'évêque de Vladimir Parthenius. En 1824, il a aidé la paroisse à acquérir une église en bois dans le village de Yam auprès du propriétaire Yakovlev. En 1832, le prêtre Ivan Gerasimov a demandé à l'évêque Parthenius de consacrer une nouvelle église en pierre chaude en l'honneur de Sergius de Radonège. En 1851, les paroissiens ont collecté des fonds pour réaménager le temple : ils ont construit un nouveau clocher à trois niveaux et deux chapelles, en l'honneur de saint Nicolas et de l'icône de la Mère de Dieu de Tikhvin. L'église en pierre de plain-pied avait la forme d'un navire, avec des chapelles dans la partie de la réfectoire et un vestibule du côté ouest, auquel était adjacent le clocher. Dans les années 60-70, le temple a été embelli grâce aux fonds du starosta Ilya Vasilievich Dvoretsky. Un sol en marbre a été installé dans le temple, l'iconostase a été dorée, et les murs ont été peints par F.D. Lavrovsky. De 1877 à 1879, une clôture en pierre a été construite. Une école et une bibliothèque fonctionnaient près du temple. À la fin des années 30 du XXe siècle, le temple a été fermé, l'autel et le niveau supérieur du clocher ont été démontés. À l'époque soviétique, il y avait un club, un salon de thé et une bibliothèque. Ce monument architectural est resté longtemps à l'abandon en raison du manque de fonds pour sa restauration. En 2006, des travaux de restauration ont commencé grâce à des bienfaiteurs. Le 6 mai 2006, la première pierre de la partie détruite du temple a été posée. En trois ans et demi, le temple a été restauré. En été 2009, des iconographes sous la direction d'A.A. Lavdansky ont peint l'autel. À la fin de 2009, la restauration a été achevée, et le temple était prêt pour la consécration. Pendant presque 70 ans, le monastère de la Trinité a été sans autel principal, car l'église de la Sainte Trinité avait été détruite en 1942. Avec la bénédiction du Patriarche Cyrille, le temple restauré de Sergius a été consacré au nom de la Sainte Trinité Vivifiante. Le 15 août 2010, le Patriarche Cyrille a célébré la grande consécration du temple et a présidé la liturgie.

Le 3 septembre 2010, les reliques de saint Varlaam ont été transférées dans l'église de la Sainte Trinité. Le 21 juin 2012, la chapelle droite du temple a été consacrée en l'honneur de Sergius de Radonège. La consécration solennelle et la liturgie ont été présidées par l'archevêque de Sergiev Posad, Theognost.