Согласно немногочисленным сохранившимся данным, первая часовня была возведена в 1620-е годы над источником, который, как считается, обнаружил сам Сергий Радонежский. Построенная из белого камня, она имела шатровую крышу из теса. Известно, что в 1667 году по просьбе царя Алексея Михайловича из этого источника брали святую воду. В конце XVII, начале XVIII века на этом месте построили новое круглое здание часовни. Заказчиком строительства, по мнению историков, был богатый промышленник Григорий Дмитриевич Строганов. Точные даты начала и окончания строительства неизвестны, но исследователи предполагают, что это произошло между 1675 и 1725 годами. Строгановские постройки отличались вниманием к деталям и высоким качеством работ, что выделяло их среди московского и Нарышкинского барокко. В 1860 году часовня была частично переделана: добавили межэтажные перекрытия и заложили часть окон.

В советское время реставраторы приложили много усилий для восстановления этого памятника архитектуры XVII-XVIII веков. Архитектор В.И. Балдин разработал план реставрации, и первая из них состоялась в 1962 году, а вторая, через девять лет. После этих работ часовня обрела свой первоначальный облик: её покрыли осиновым лемехом и восстановили колонны большого ордера.

Кроме того, была воссоздана барочная ограда с балюстрадой и столбиками, украшенными шарами. Однако в 1998 году ограду разрушили из-за вандализма, и её обломки долгое время оставались вокруг часовни. Это печально, так как ограда была важной частью архитектурной композиции.

Часовня была освящена в июле 1997 года. Над входом находится образ Параскевы Пятницы, и с этого момента доступ к святому источнику стал свободным. Весной 2014 года провели очередные реставрационные работы, обновив кровлю.

Часовня представляет собой ярусное центрическое здание, построенное с высокой точностью исполнения деталей. Это связано с тем, что Строганов увлекался архитектурой и следил за соблюдением европейских стандартов в строительстве. Другим примером строгановского барокко является Надвратная церковь Иоанна Предтечи в Лавре. В Сергиевом Посаде сохранились также памятники Нарышкинского барокко, такие как Надкладезная часовня у Успенского собора Лавры, но они менее точны в пропорциях и деталях.

Нижняя часть часовни, восьмигранная ротонда с колоннами по углам, завершающаяся двумя световыми восьмигранными надстройками. Купол венчает узорчатый крест, копирующий крест Надкладезной часовни в Лавре.

Внутренние помещения часовни кажутся просторными, хотя диаметр основания всего 6 метров. Декор здания выполнен с высоким качеством, наличники и порталы копируют стиль немецкого маньеризма. Вероятно, мастера были приглашены из-за границы. Низ граней и оконные проемы украшены богатой лепниной. Портал входа декорирован колонками и киотом, а верхние ярусы оформлены в стиле Уточьей башни Лавры.

Внутри часовни находится родник в виде круглого колодца, а стены и своды украшены росписью конца XIX, начала XX века. Оконные проемы заполнены решетками.

Часовня является частью архитектурного ансамбля Троицко-Сергиевской Лавры и особенно эффектно смотрится в солнечные дни, когда её деревянная кровля контрастирует с белыми стенами.

С 1995 года часовня имеет статус объекта культурного наследия федерального значения и является примером зодчества петровского времени с элементами европейской архитектуры.

Сегодня часовня отреставрирована и относится к Пятницкому подворью Троицко-Сергиевской Лавры. Её часто называют Сергиевской часовней. Внутри установлен крест, с которого стекают два ручейка святой воды. Такой же крест, только большего размера, установлен снаружи. Территория вокруг часовни благоустроена и превращена в уютный сквер.