До середины XVIII века Мергусово являлось деревней и входило в состав обширных владений графов Салтыковых. В 1745 году генерал-майор Владимир Сергеевич Салтыков инициировал строительство первой деревянной церкви, освящённой во имя преподобного Сергия Радонежского. С возведением этого храма Мергусово получило статус села, став духовным центром для окрестных поселений.
К началу XIX века деревянная церковь обветшала, и возникла необходимость в строительстве нового храма. В 1812 году графиня Анна Сергеевна Салтыкова обратилась к епископу Владимирскому и Суздальскому Ксенофонту с просьбой разрешить строительство каменного храма на месте старого деревянного. Строительство началось в 1814 году и завершилось в 1818 году. Новый храм был возведён на средства прихожан и графини Салтыковой. Он представлял собой каменную однокупольную четырёхстолпную церковь в стиле классицизма с колокольней. В храме было три престола: главный — во имя преподобного Сергия Радонежского, и два придела — во имя святой мученицы Анны и святителя Николая Чудотворца. Никольский придел был освящён 11 мая 1820 года, а придел мученицы Анны — 25 октября того же года.
Архитектурно храм представляет собой пример позднего классицизма. Основной объём — четырёхстолпный, одноапсидный, увенчанный массивным световым барабаном. Фасады украшены крупными арочными нишами, объединяющими дверные и оконные проёмы. Гладкие участки стен оживляют медальоны и сандрики, алтарь декорирован пилястрами. Невысокий барабан покрыт ленточным рустом и завершён гранёным трибуном с фронтончиками над карнизом. Четырёхъярусная колокольня, выстроенная в 1893 году по проекту епархиального архитектора С.В. Крыгина, гармонично дополняет общий облик храма.
Внутреннее убранство храма отличалось богатством и изяществом. Стены и своды были украшены сплошной живописью, выполненной масляными красками в конце XIX века. Пол выложен метлахской плиткой с геометрическим орнаментом. Иконостасы и утварь соответствовали канонам православной церкви того времени.
В конце XIX — начале XX века приход Сергиевского храма включал несколько населённых пунктов: село Мергусово и деревни Копалово, Толстоухово, Переславищи, Запольское, Селково и Катунино. По клировым ведомостям 1914 года, в этих населённых пунктах числилось 616 мужчин и 746 женщин, все православные. При храме действовала земская народная школа, открытая в 1893 году, в которой обучалось 36 учеников.
В 1940 году Сергиевский храм был закрыт, а последний священник, Григорий Мумятов, арестован в деревне Селково. Здание храма более полувека находилось в запустении и постепенно разрушалось.
В 1995 году храм был возвращён Русской Православной Церкви. 8 октября того же года, в день памяти преподобного Сергия Радонежского, состоялась первая Божественная литургия, возглавленная благочинным протоиереем Иаковом Лопуховичем. Ему сослужил настоятель храма иерей Алексий Алексеев, который приступил к восстановлению святыни.
В настоящее время Сергиевский храм частично восстановлен. Богослужения совершаются регулярно в воскресные и праздничные дни в зимнем приделе святителя Николая. При храме действует библиотека с духовной литературой. Настоятель ведёт просветительскую работу, посещая детские сады и школы, проводя беседы с детьми и их родителями. Особое внимание уделяется учащимся средней Селковской школы, где вместе с настоятелем дети отмечают Рождественские и Пасхальные праздники. В сельской библиотеке периодически проводятся встречи с жителями, на которых обсуждаются духовные вопросы.
