Исторические сведения о храме преподобного Сергия Радонежского таковы: в северо-западной части монастыря, на месте нынешней улицы Освобождение Труда, в 1879-1880 годах была построена надвратная колокольня. Ее четыре яруса с шпилем и крестом достигали высоты 23 сажени (49 метров). В первом ярусе, рядом с входными воротами, находилась крестовая церковь в честь преподобного Сергия Радонежского, освященная 27 июня 1903 года. Она служила домовой церковью для викариев епархии и епископов Острогожских, проживавших в Акатовом монастыре. Во втором ярусе располагалась зала для народных чтений. В 30-е годы XX века верхний ярус со шпилем колокольни был разрушен.

В 90-е годы началось восстановление храма. Освящение купола и креста, а также их установка на кровлю храма состоялись 19-20 мая 2015 года. Великое освящение восстановленного Сергиевского храма в Алексиево-Акатовом монастыре провел митрополит Воронежский и Лискинский Сергий 15 октября 2015 года.

В настоящее время в храме проводится Литургия в дни памяти преподобного Сергия Радонежского: 5 июля / 18 июля, в день обретения честных мощей Сергия, игумена Радонежского, всея России чудотворца (1422), и 25 сентября / 8 октября, в день преставления Сергия, игумена Радонежского, всея России чудотворца (1392).