В 1848 году Казанское городское общество открыло Дом призрения бедных, престарелых и увечных граждан города Казани. Купец Василий Михайлович Ложкин пожертвовал для богодельни дом, выстроенный в том же 1848 году по проекту И.П. Бессонова. Поэтому даже в официальных документах это благотворительное заведение называли Ложкинской богадельней.
Кроме Ложкина крупные суммы пожертвовали купцы Гавриил Афанасьевич Лихачев (1817-1868), Федор Михайлович Корольков (1787-1857). Богадельня содержалась на проценты с доходов Казанского общественного банка, принадлежащего городу. Первоначально в ней было 80 мест, позже количество призреваемых увеличилось до двухсот.
В 1850 году на втором этаже флигеля богодельни на средста Ф.М. Королькова была оборудована домовая церковь в честь преподобного Сергия Радонежского. В 1861 году из-за карстовых явлений здание осело и треснуло, его пришлось перестраивать. Храм заново освящен в 1863 году. На этот раз основным жертвователем выступил мещанин Иван Платонович Платонов. В 1890-1893 годах казанская купчиха Юлия Петровна Годяева на средства, завещанные её дедом Федором Егоровичем Постниковым (1806-1881) выстроила новый корпус богадельни, большую часть которого заняла трехпрестольная церковь.
Главный Сергиевский престол освящен в 1891 году, приделы в честь чудотворной иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость» и во имя мученика Феодора Черниговского (в честь святого покровителя Федора Постникова) — в 1893 году.
Главный корпус богадельни, выходящий на улицу — трехэтажное здание в стиле классицизм — сохранился с 1848 года почти без изменений. Корпус с церковью, построенный в 1891 году двухэтажный с базиликальным третьим этажом, завершенным куполом — эклектика.
В 1850-1897 гг. священником, позже протоиереем храма был Гавриил Николаевич Спасский (1819-1909), выпускник Казанского духовного училища. В 1897-1918 гг. священником церкви был Антонин Иванович Четаев (1857-?), выпускник Казанской духовной семинарии.
Храм закрыт в 1918 году, когда Ложкинская богадельня стала государственным домом престарелых.
С осени 2014 года началась реставрация церкви Сергия Радонежского под руководством директора издательства «Логос» города Казани Максима Андреева.
27 сентября 2015 года, после совершения Литургии в Крестовоздвиженском соборе Казанско-Богородицкого мужского монастыря, митрополит Казанский и Татарстанский Феофан посетил восстанавливаемый храм преподобного Сергия Радонежского и совершил освящение накупольного креста городского храма.
4 декабря 2016 года в одном из помещений храма была официально открыта вторая площадка православного молодежного клуба «Азбука».
Крупное здание — на невысоком цоколе с двухэтажным прямоугольным в плане основанием — имеет базиликальный характер за счет значительно приподнятого срединного объема по продольной и поперечной осям постройки. В южной, собственно храмовой части верхнего продольного объема над треугольными щипцами посажен низкий граненый барабан, несущий сомкнутой свод с главой (утрачен). Все торцы третьего этажа выполнены в виде щипцов. Фасады здания прорезают широкие квадратные проемы ритмично расположенных окон. Между ними и по углам выполнены рустованные лопатки. Часть проемов и ниш в щипцовых стенах верхнего этажа имеют арочные формы с декоративными завершениями шпилевидных очертаний. По верху стен протянуты профилированные карнизы небольшого выноса. Своеобразный памятник культовой архитектуры, эклектичный по своему объемно-пространственному решению и декоративному убранству.