Возведение храма началось в 1864 году вплотную с деревянным храмом Благовещения Пресвятой Богородицы. 13 июля 1873 года в селе Бибирево произошло чудо. Во время эпидемии холеры Чудотворная икона Преподобного Сергия Радонежского, которую носили монахи вырвалась из рук и понеслась по воздуху. После этого эпидемия отступила. С тех пор жители Бибирева почитали день 13 июля за праздник и служили молебен Пр. Сергию. Освящение Храма Преподобного Сергия Радонежского произошло в 1894 году. Вокруг Церкви Сергия Радонежского была деревня, рядом пруд, а перед храмом протекала река Ольшанка.

В 1935—1936 гг. территорию храма отобрал колхоз — деревянная Церковь Благовещения Богородицы была разобрана, дерево пошло на строительство коровника, а в каменном храме Сергия Радонежского было организовано производственное предприятие. Только в 1990 г. храм был возвращён Русской Православной Церкви.

Сейчас на территории храма строится новый храмовый комплекс во имя Собора Московских Святых.