Здание храма построено по проекту талантливого архитектора Дмитрия Александровича Вернера в 1918 году в поселке Иващенково (ныне г.о.Чапаевск). Здание представляет собой своеобразную архитектурно-композиционную форму и примечательную декоративно-пластическую обработку фасадов с использованием большого количества облицовочного материала, естественного камня и цветной глазурованной плитки. Церковь пятиглавая с центральным световым барабаном. Внешний облик здания и его архитектурные формы характеризуют большую творческую изобретательность автора. Строительство велось на средства военного ведомства под руководством самого автора проекта. Еще незаконченная, она уже начала действовать. Службы в церкви шли вплоть до 1926 года, когда храм был закрыт.

Вскоре начался процесс разрушения. Через несколько лет была разрушена колокольня, а здание занял Дом обороны. Внутри церкви был организован тир. В 1930-1940-х годах дважды были замазаны цементом лики святых на фасаде храма, сбиты изразцовые орнаменты в нишах по всему периметру здания. В годы Великой Отечественной Войны на месте колокольни установили зенитные пушки, а здание храма служило хранилищем снарядов для пушек и овощехранилищем.

В 1952 году здание было передано городскому Дому пионеров. Внутри здания была проведена значительная перестройка, разобраны верхние ярусы колокольни. В 1990 году Решением Исполкома Чапаевского городского Совета депутатов, здание было возвращено Русской Православной Церкви. С этого времени в храме возобновились богослужения. В 1995 году храм Сергия Радонежского вошел в список памятников федерального значения.