Строительство осуществлялось на средства прихожан, без привлечения государственного финансирования.Архитектор храма неизвестен.Церковь была возведена из дерева, без использования металлических крепежей, что свидетельствует о высоком уровне мастерства местных плотников.
Архитектурно храм представлял собой сооружение типа "корабль" с последовательным размещением на одной оси колокольни, трапезной и моленного зала с алтарем. Объем моленного зала, перекрытый четырехскатной кровлей, завершался декоративным восьмериком с маковкой. Такое композиционное решение являлось угасшей традицией использования восьмерикового светового яруса, идущей из классицизма.
В начале XX века приход церкви входил в состав Меленковского уезда Владимирской епархии. Храм имел один престол во имя преподобного Сергия Радонежского.
В советский период, в рамках антирелигиозной кампании, богослужения в храме были прекращены. После закрытия с храма были сняты колокола, часть икон была украдена, а часть вывезена. Иконостас был отправлен в Выксу.
29 июля 2010 года село Верхняя Верея было полностью уничтожено верховым лесным пожаром. В результате пожара сгорели 363 дома, погибли 22 человека, были эвакуированы 580 жителей. Среди утраченных построек оказался и деревянный храм Сергия Радонежского.
После пожара началось восстановление села. В рамках этих работ было принято решение о строительстве нового храма на месте утраченного. 10 сентября 2010 года архиепископ Нижегородский и Арзамасский Георгий заложил памятную капсулу в основание нового храма. 10 октября того же года состоялось освящение крестов и куполов нового храма. 15 ноября 2011 года епископ Выксунский и Павловский Варнава совершил чин великого освящения храма.
Новый храм был построен из дерева компанией СУ-155. Площадь храма составляет 435 квадратных метров, он вмещает до 300 прихожан. Высота купола вместе с крестом достигает 30 метров, высота алтарного камня — 1,8 метра.
