Церковь была построена по образцовому проекту военных храмов, утверждённому Строительной комиссией в 1901 г. (арх. Ф.М. Вержбицкий). Всего в Российской Империи к 1917 г. было выстроено не менее 69 таких церквей.
Данный храм для расквартированных в Житомире 17-го пехотного Архангелогородского и 19-го пехотного Костромского полков был освящён 18 октября 1910 г. архиепископом Волынским Антонием (Храповицким) во имя преп. Серафима Саровского.
С 11.08.1898 г. и по состоянию на начало 1911 г. полковым священником являлся прот. Павел Феодорович Извеков (1840-…).
В 1914 г. полковая церковь стала выполнять функции госпитальной, а с 1924 г. стала приходской. В 1930 г. она была закрыта и в ней разместился клуб госпиталя. в настоящее время в в обезглавленном и частично перестроенном здании находится приёмное отделение Житомирского базового военного госпиталя.
15 Января 2002 г. в одном из помещений этого госпиталя епископ Житомирский и Новоград-Волынский Гурий (Кузьменко) освятил одноимённую домовую церковь, находящуюся в юрисдикции УПЦ (Московской патриархии).
В начале 2000-х годов поднимался вопрос и о восстановлении исторического здания полковой церкви, однако он так и остался нерешённым, ввиду отсутствия нового здания для переезда приёмного отделения госпиталя.
Источники: РГИА ф. 806, оп. 8, д. 154 (1910 г.); Цитовичъ Г.А. Храмы Армiи и Флота, 1913, сс. 313-315; Серафимовская церковь, брошюра, Житомир, 2002
