Строительство храма было инициировано в начале XXI века в связи с возросшей потребностью населения Урюпинска в новом месте для богослужений. Местные власти совместно с Волгоградской епархией Русской Православной Церкви приняли решение о возведении нового храма, способного вместить значительное количество прихожан и соответствующего современным требованиям.
В 2005 году был разработан архитектурный проект храма, учитывающий традиции русского православного зодчества. Здание было спроектировано в виде крестообразного в плане сооружения с центральным куполом и четырьмя малыми главами, символизирующими Иисуса Христа и евангелистов соответственно. Фасады храма украшены декоративными элементами, характерными для церковной архитектуры, включая кокошники и резные наличники.
Строительство храма началось в 2006 году и велось на средства, собранные местными жителями. В процессе строительства использовались современные материалы и технологии, что позволило обеспечить долговечность и энергоэффективность здания.
В 2010 году основные строительные работы были завершены, и храм был освящен архиереем Волгоградской епархии. С этого момента в храме регулярно проводятся богослужения, включая литургии, молебны и другие церковные таинства. При храме организована воскресная школа для детей и взрослых, где изучаются основы православной веры, церковное пение и иконопись.
Внутреннее убранство храма выполнено в соответствии с канонами православной церкви. Иконостас, разделяющий алтарь и основное помещение, изготовлен из резного дерева и содержит несколько рядов икон, написанных местными иконописцами. Стены и потолки украшены фресками, изображающими сцены из Священного Писания и жития преподобного Сергия Радонежского.
В настоящее время храм преподобного Сергия Радонежского в Урюпинске является центром духовной жизни города и окрестных населенных пунктов. Помимо регулярных богослужений, при храме проводятся благотворительные акции, культурные мероприятия и образовательные программы. Храм также служит местом паломничества для верующих из других регионов России.
