Село Большое Подберезье имеет богатую историю, уходящую корнями в XVI век. Согласно местным преданиям, название села связано с тем, что в этих местах останавливался царь Иван IV Грозный во время похода на Казань в 1552 году. После успешного взятия Казани царь устроил пир под раскидистой березой, в честь чего поселение получило название Подберезье. Впоследствии, с развитием и расширением, село стало называться Большое Подберезье.
В 1944 году, в период Великой Отечественной войны, был образован Подберезинский район с центром в селе Большое Подберезье. Однако уже в 1956 году район был упразднен, а его территория вновь вошла в состав Кайбицкого района.
Информации о строительстве и деятельности храма во имя преподобного Сергия Радонежского в селе Большое Подберезье в доступных источниках крайне мало. Предположительно, храм был возведен в XIX веке, когда в Российской империи наблюдался подъем церковного строительства, особенно в сельской местности. Архитектурные особенности храма, вероятно, соответствовали канонам русской православной архитектуры того периода, однако точные детали неизвестны.
В советский период многие храмы по всей стране подверглись закрытию или разрушению в рамках антирелигиозной политики государства. Возможно, храм в селе Большое Подберезье также был закрыт или использовался не по прямому назначению. После распада СССР и изменения государственной политики в отношении религии некоторые храмы были возвращены верующим и восстановлены, однако конкретные сведения о судьбе храма Сергия Радонежского в этот период отсутствуют.
В настоящее время село Большое Подберезье является административным центром Большеподберезинского сельского поселения, в состав которого также входят село Малое Подберезье и деревни Каргала, Плетени и Сосновка.
