В 1908 году в третьей части города Царицына (ныне Волгоград) была построена каменная церковь во имя преподобного Сергия Радонежского. Средства на её возведение предоставили купцы Александр Александрович Репников и Константин Васильевич Воронин. Архитектурно храм напоминал Дмитриевскую церковь в селе Лозное Дубовского района, отличаясь трёхапсидной структурой. В храме имелись три престола: главный — в честь преподобного Сергия Радонежского, и два придела — во имя великомученицы Екатерины и преподобного Серафима Саровского. Храм окружала каменная ограда с чугунной решёткой.
К 1912 году число прихожан Сергиевского храма достигло 5040 человек. Священнослужители окормляли два городских училища и собственную церковно-приходскую школу. В 1922 году, во время голода, приход пожертвовал значительную сумму — 212100 рублей — в помощь нуждающимся.
В конце 1920-х годов, в период антирелигиозной политики советской власти, с храма были сняты колокола. 31 марта 1932 года церковь официально закрыли, и её здание было переоборудовано под другие нужды.
В начале 1990-х годов, в период возрождения религиозной жизни в России, возникла инициатива строительства нового храма во имя преподобного Сергия Радонежского в Волгограде. В 1993 году, во время визита в город Патриарха Московского и всея Руси Алексия II, было освящено место под строительство нового храма. Строительство началось в 1996 году и завершилось к 1999 году. Авторами проекта стали архитекторы В.Ф. Ечин, В.Ю. Кормилец, Ю.Б. Маркачёв и А.Э. Буров.
