Вблизи места, на котором стоит эта церковь, находилось в старину обширное болото, называвшееся «лужищем»; отсюда и произошло «залужье»; оттого и Сергиевские ворота звались прежде Лужскими. О построении Сергиевской церкви точных сведений не имеется.
Во всяком случае, едва ли она могла появиться раньше падения Псковской независимости (1510), так как, в силу областного Псковского патриотизма, Московские угодники не могли пользоваться во Пскове особым почитанием. Вероятно, она сооружена новыми пришельцами — Москвичами, переведенными сюда на место выселенных в Москву Псковитян.
Некоторые ее архитектурные особенности побудили г. Грабаря отнести ее к XIV веку; но мы решаемся представить уважаемому автору следующие соображения: 1) религиозное почитание и прославление памяти преп. Сергия началось лишь с XV века и 2) в летописи значится, что в 1561 году, во время большого пожара, церковь эта, вместе с некоторыми другими, сгорела.
Следовательно, в нынешнем виде Сергиевская церковь существует не ранее как со 2-й половины XVI века. Прежде здесь был мужской монастырь, превращенный в 1710 в подворье Любятовского монастыря. В начале XIX стол. церковь была приписана к Ново-Вознесенской, ныне же она предоставлена Сергиевскому реальному училищу. Последняя ее реставрация произведена в 1885-1886.
На южной стороне храма находится придел во имя прп. Никандра, выстроенный в 1785 из плиты купцом Ив. Яков. Постниковым. Церковь стоит на подклети, вход в которую находится влево от паперти. При самом входе заметны следы орнамента, покрывавшего, очевидно, часть подвальных стен. Подвалы весьма глубокие и покрыты сводами. На сев. стене храма сооружена весьма изящная Псковская звонница о двух пролетах, в которых висят колокола. В зап. стену паперти вделана надгробная плита 1624, сильно поврежденная.
Вскоре после революции церковь была закрыта. В довоенном городе она выделялась среди других храмов нарядной главой, покрытой зеленой глазурованной перистой черепицей и пояском под ней, состоявшим из разноцветных изразцов. В дни фашистской оккупации Пскова церковь получила крупные повреждения и рухнула.
Начавшие в 1970-х годах работу по восстановлению здания, псковские реставраторы наткнулись на тайник в толще стены. В тайнике был обнаружен деревянный ящик — вместилище свернутых в трубку 56 старинных рукописей XVI-XVII веков. Помимо большой самостоятельной ценности, найденные рукописи позволяют датировать возведение церкви 80-ми годами XVI столетия, когда Сергиевский монастырь при приближении к Пскову войск Стефана Батория был переведен в пределы городских укреплений. А о месте его нового расположения говорилось так: «подле лужи промеж Кокошкина заулка от лужи и до Щировки, да по другой стороне от Щировки подле Степачева ж заулка до колодезя два места пустые…».
26 декабря 2011 г. вышло распоряжение Правительства Российской Федерации (за № 2364-р) «Об утверждении плана основных мероприятий по подготовке и проведению празднования 700-летия со дня рождения преподобного Сергия Радонежского». Храм был включен в эту программу.
24 апреля 2014 г. Территориальным управлением Росимущества принято решение №1/14 о передаче в безвозмездное пользование местной религиозной организации православному Приходу храма преподобного Сергия Радонежского с Залужья города Пскова Псковской епархии Русской Православной Церкви.
В январе 2015 г. начались реставрационные работы по проекту псковского арх. В. Никитина (одобрен в июле 2014 г. на заседании Научно-методического и экспертного совета при Государственном комитете Псковской области по охране объектов культурного наследия).
25 августа митрополит Евсевий освятил кресты. Первая служба состоялась вечером 7 октября, а на следующий день, 8 октября — водосвятный молебен с крестным ходом вокруг храма.
Воссозданы: кровля четверика на восемь скатов, историческое покрытие главы — керамический лемех, двухпролётная звонница, придел преподобного Никандра Пустынножителя.
