Initialement, l'église a été consacrée en l'honneur du métropolite Alexis et construite en bois d'ici 1690 près du coin sud-ouest de la cathédrale de Blagovechtchensk, grâce aux fonds du trésor patriarcal de Joseph Bulgakov, qui s'est retiré dans le monastère.

L'église avait une forme octogonale, son unique coupole était recouverte de tuiles émaillées et surmontée d'une croix en fer forgé dorée. Les encadrements de fenêtres étaient réalisés dans le style baroque russe de la fin du XVIIe siècle. L'église comportait un autel à une seule abside, et le porche ouest était en bois.

Dans les années 1820, l'architecte I. E. Efimov a remplacé le porche en bois par un porche en pierre, qui occupait toute la largeur de la galerie de la cathédrale. Après qu'une nouvelle église a été construite au monastère en l'honneur du métropolite Alexis au milieu du XIXe siècle, l'église a été reconsecrée en mémoire de Serge de Radonège, qui a visité Nijni Novgorod au XIVe siècle, et a été appelée l'église de Serge.