Церковь преподобного Сергия игумена Радонежского располагается в здании Келейного корпуса комплекса Свято-Троицкого мужского монастыря. Кирпичная одноглавая трапезная церковь была построена с северной стороны главного Собора Пресвятой Троицы в 1801 - 1817 годы. Над трапезной в 1830 - 1848 годы находился придел Иоанна Богослова. В 1848 году с левой стороны церкви, над могилой схимонаха Вассиана, был заложен придел в честь Казанской иконы Божией Матери, освященный в 1849 году. В 1905 году под этим приделом из усыпальницы была устроена пещерная церковь, где под спудом покоились мощи схимонаха Вассиана. В 1906 году обновленную церковь с двумя престолами освятили во имя преподобного Сергия Радонежского и образа "Божией Матери Казанской". Церковь преподобного Сергия игумена Радонежского была закрыта в 1920-ые годы. В конце 1990-х годов ее восстановили, во время реставрации был сооружен новый купол в неовизантийском стиле. Под Казанским приделом в 1997 году восстановили Пещерный храм преподобного Серафима Саровского.