Домовая церковь Преподобного Сергия Радонежского при Симбирской мужской классической гимназии была создана после пожара 1864 года, когда здание гимназии несколько лет находилось на реконструкции. 2 мая 1866 года в канцелярии директора училищ Симбирской губернии было получено прошение от инженера и штабс-капитана Александра Николаевича Денисова. Он выразил желание вместе с женой устроить в гимназии домовую церковь во имя Преподобного Сергия Радонежского, взяв на себя все расходы по её обустройству, включая иконостас, приобретение икон, лампад, паникадил и другой церковной утвари. Денисов также просил указать место для церкви в здании гимназии. Таким образом, церковь была основана благодаря усилиям симбирских дворян-землевладельцев Денисовых, Александра Николаевича и его жены Марии Петровны.

Согласно клировой ведомости за 1913 год, церковь была хорошо обеспечена утварью, а новая опись церковного имущества была составлена в 1911 году. Епархиальный архиерей ежегодно посещал храм. В «Описи имущества гимназии, гимназической церкви, научных кабинетов, библиотеки и пансиона на 1 января 1915 года» значилось 334 номера, включавших 571 предмет на сумму 8669 рублей 44 копейки. Подробной описи церковного имущества не сохранилось. Внутреннее убранство церкви запечатлено на открытках начала XX века. Точная дата закрытия храма неизвестна, но в справочнике по храмам и кладбищам Симбирска-Ульяновска, составленном В.Н. Ильиным, указано, что церковь, вероятно, была закрыта в 1918 году. В настоящее время в бывшем помещении храма находится спортзал гимназии № 1 имени В.И. Ленина.