История храма начинается 8 октября 2008 года, в день памяти преподобного Сергия Радонежского. В этот день, по благословению митрополита Крутицкого и Коломенского Ювеналия, благочинный Истринского округа протоиерей Димитрий Подорванов совершил чин закладки храма и установил крест на месте будущего строительства. Инициатива и поддержка строительства исходили от руководства близрасположенной Павловской гимназии, в частности, от председателя совета директоров ООО «Агранта» С.В. Бачина.
Архитектурно храм представляет собой трёхчастный однонефный бесстолпный храм, состоящий из алтаря, помещения для молящихся, трапезной и притвора. Он увенчан каноническим пятиглавием. Колокольня имеет два яруса: звонарку и звонницу. Композиция храма основана на контрасте и взаимодополнении различных элементов, разнообразных по форме и размерам. Прообразом для строительства послужил храм преподобного Сергия Радонежского на Куликовом поле, построенный по проекту А.В. Щусева. Внешний облик храма отличается монументальностью форм и соборным видом, ассоциирующимся с образом Сергия Радонежского и его эпохой.
Площадь застройки храма, включая паперть и пандус, составляет 515 кв. м, высота от основания до креста — 26,2 м, вместимость — 200 человек. Строительство началось в конце 2008 года.
В декабре 2010 года настоятелем храма был назначен священник Вадим Калямин. Первая Божественная литургия состоялась 9 апреля 2011 года. После этого продолжились работы по благоустройству храма, росписи стен и обустройству прилегающей территории.
Роспись храма выполнена в древнерусской традиции под руководством художника Владимира Александровича Сидельникова. В основе росписи лежат фрески Ферапонтова монастыря начала XVI века, созданные мастером Дионисием. Местный ряд иконостаса выполнен на досках в резном обрамлении, а три верхних ряда — непосредственно на стене, по примеру росписей кремля Ростова Великого. Мозаичное изображение преподобного Сергия украшает нишу центральной абсиды. Храм является архитектурной доминантой всей прилегающей территории; звон его колоколов слышен далеко вокруг, а золотые купола видны с нескольких километров.
16 марта 2013 года митрополит Крутицкий и Коломенский Ювеналий совершил чин великого освящения храма и Божественную литургию. На этом торжественном событии присутствовали основные строители, благотворители, прихожане и гости.
С 2013 года в Сергиевском храме богослужения совершаются ежедневно. 20 августа 2013 года, в день памяти пророка Илии, храм был передан в собственность местной религиозной организации православного прихода Сергиевского храма деревни Веледниково.
