Храм преподобного Серафима Саровского на Серафимовском кладбище был построен в 1906–1907 годах по проекту архитектора Александра Барановского при участии епархиального архитектора Николая Никонова. Закладка храма состоялась 25 июля 1906 года, освящение — 1 марта 1907 года. Главный престол посвящен преподобному Серафиму Саровскому, южный придел — святой мученице царице Александре, северный — Покрову Пресвятой Богородицы. Освящение совершил протоиерей Николай Травинский.
Храм возведен в связи с необходимостью организации нового кладбища в районе Старой Деревни, поскольку существовавшие Благовещенское и Новодеревенское кладбища к началу XX века оказались переполнены. Кладбище получило название по храму. В годы Первой мировой войны здесь хоронили военнослужащих, погибших на фронте и умерших в госпиталях Петрограда.
В 1923 году храм перешел в ведение обновленческой группировки «Живая церковь». В январе 1942 года здание использовалось как морг для жертв блокады Ленинграда, но уже в апреле того же года было возвращено верующим. В послевоенные годы в храм перенесли некоторые иконы из закрытых церквей, в том числе образ Смоленской Божией Матери XVIII века.
Архитектура храма представляет собой образец деревянного зодчества начала XX века, выполненный в русском стиле. Здание состоит из трех частей: притвора с колокольней, трапезной с боковыми приделами и алтарной апсиды. Интерьер сохранил первоначальное убранство, включая дубовый иконостас, пожертвованный купцом А. А. Николаевым.
В 1987 году на западном фасаде храма были размещены мозаичные изображения сцен из жития преподобного Серафима Саровского. В 2000–2002 годах проведена реставрация: заменены кровля, купола, кресты и фасадная мозаика. Храм включен в реестр объектов культурного наследия регионального значения.