В 1990-е годы в Таганроге, после прекращения деятельности кинотеатра «Россия», его здание оказалось в аварийном состоянии и сменило нескольких владельцев. По инициативе благочинного церквей Таганрогского округа протоиерея Александра Клюнкова, указом мэра города С. И. Шило, в 1999 году здание было передано Русской Православной Церкви.
Первым настоятелем прихода был назначен священник Пётр Дмитриев. Первоначально богослужения проводились в небольшом помещении, ранее служившем фойе кинотеатра. Параллельно велись работы по реконструкции основного зала бывшего кинотеатра для приспособления его под храм.
8 октября 2004 года, в день памяти преподобного Сергия Радонежского, состоялась первая Божественная литургия в обновлённом храме. Накануне праздника, по благословению архиепископа Ростовского и Новочеркасского Пантелеимона, настоятель иерей Пётр Дмитриев совершил малый чин освящения нового иконостаса и здания храма.
В 2006 году на храм был установлен купол, что завершило основной этап его внешнего преобразования.
12 марта 2009 года на 41-м году жизни скончался первый настоятель прихода протоиерей Пётр Дмитриев. Он был похоронен на территории церковной ограды.
21 марта 2009 года настоятелем прихода преподобного Сергия Радонежского был назначен иерей Алексей Клименко.
Архитектурно храм представляет собой реконструированное здание бывшего кинотеатра, адаптированное под православный храм. В ходе реконструкции были сохранены основные конструктивные элементы здания, однако внешний и внутренний облик был полностью изменён в соответствии с канонами православной архитектуры. Установка купола и обустройство внутреннего пространства с иконостасом придали зданию черты, характерные для православных храмов.
