Церковь построена в 1898 году из красного кирпича с одним большим сводчатым куполом. Она была построена на средства уроженца города Тулы митрополита Сергия (Ляпидевского). Уже будучи митрополитом Московским и Коломенским, владыка на свои средства решает построить приют для детей сирот. Вскоре на приобретённом участке земли под руководством священника Михаила Рождественского, который сам вёл обширную благотворительную деятельность и имел особую любовь к детям сиротам и отношение к приютам, по благословению митрополита Сергия было построено здание приюта для 120 детей сирот, три церковно-приходские школы, слесарная мастерская, лечебница для приходящих больных, которую вскоре назвали именем митрополита Сергия. Все эти учреждения были обеспечены его денежными вкладами. Но венцом долгой и многотрудной деятельности является построенный для приюта величественный храм с колокольней во имя преп. Сергия Радонежского — небесного покровителя владыки — с приделами во имя Великомученика Пантелеимона (внизу), наверху на хорах: Рождества Богородицы (слева) и Святителя Николая Чудотворца (справа).

Строительство храма осуществлялось под руководством протоиерея Михаила Рождественского, который впоследствии стал первым настоятелем новопостроенной церкви. В 1901 году мастером Н. Сафроновым была закончена роспись храма, которая сегодня восстановлена в первоначальном виде.

Рядом с храмом возвышалась величественная колокольня, которая являлась не только одной из самых высоких точек нашего города, но и духовным центром. На шестом этаже колокольни располагалась огромная библиотека. Здесь часто собирались люди для духовных бесед со священником.

В 1918 году церковь закрыли. Но вскоре храм был открыт по просьбе верующих и уже действовал как обычный приход. Сиротский приют же прекратил свое существование. Настоятелям храма был назначен протоиерей Петр Невский.

В 1930 году церковь закрыли окончательно и с этого времени по 1991 год в ней размещались клуб ТЮЗ, продовольственный и бакалейный склады, склад ТЮЗа.

В августе 1991 году храм был передан верующим. Теперь в нём совершаются ежедневные богослужения.