Раньше храм был освящен в честь митрополита Алексия. Первоначально построен из дерева к 1690 году возле юго-западного угла Благовещенского собора на средства ушедшего на покой в обитель патриаршего ризничего Иосифа Булгакова.
Храм поднимается восьмериком, единственная главка была покрыта муравленой черепицей и венчалась позолоченным кованым крестом. Оконные наличники имели форму, характерную для русского барокко конца XVII века. В церкви располагался одноапсидный алтарь, западная паперть была деревянной.
В 1820-х годах архитектор И. Е. Ефимов заменил последнюю на каменную, во всю ширину галереи собора. После строительства в середине XIX века в монастыре нового храма в честь Алексия Митрополита церковь переосвятили в память посетившего Нижний Новгород в XIV веке Сергия Радонежского. Церковь стала именоваться Сергиевской.
