В 1903 году на южной стороне монастыря был возведён храм в честь преподобного Серафима Саровского. Он выполнен в стиле архитектуры XVII века и накрывает келью, где жил и мирно скончался великий старец.

В том же году в Саровской пустыни прошли торжества в честь прославления Серафима Саровского, которые привлекли сотни тысяч паломников со всей России. На этих мероприятиях присутствовали император Николай II с членами Императорской семьи и другие высокопоставленные лица. Русский народ глубоко почитал батюшку Серафима. С 1903 по 1917 год по всей стране было освящено или названо в его честь более 220 храмов, часовен, монастырей, а также учебных и медицинских учреждений. Первым из них стал храм над кельей великого старца в нашем городе.

Здание храма на Монастырской площади сохранилось, но с 1949 года в нём размещался городской театр. В 2003 году храм был восстановлен.

К празднованию 100-летия со дня прославления Серафима Саровского в 2003 году потребовалось решить сложные задачи по возвращению храма. Восстановительные работы объединили усилия священнослужителей, православной общественности, властей Сарова и Нижегородской области, а также работников Российского Федерального Ядерного Центра. В финальной стадии работ участвовали более двух десятков предприятий и тысячи людей из разных уголков России. Государственным заказчиком восстановления храма стало предприятие «Нижегородинженерстрой», а генеральным проектировщиком и подрядчиком, Региональный инженерный центр из Владимира.

В 2002 году здание храма было возвращено Нижегородской епархии. Во время восстановительных работ обнаружили основание келлии батюшки Серафима, которая была воссоздана по сохранившимся фотографиям и описаниям.

В июле 2003 года в честь предстоящего события Сарову была подарена звонница из восьми колоколов, размещённая рядом с восстановленным храмом. Самый большой из них, весом четыре тонны, был подарен Президентом России В.В. Путиным.

30 июля 2003 года, в дни празднования 100-летия со дня прославления Серафима Саровского, храм был освящен в присутствии Святейшего Патриарха Московского и Всея Руси Алексия II и представителей всех поместных православных церквей. В настоящее время в нём проводятся богослужения возобновлённого Саровского монастыря.