О времени возникновения храма имеются противоречивые сведениия. В.В. Серебряная упоминает, что первоначально в Царицыне была построена деревянная церковь. В одном из документов указывается, что она стояла в городе с 1888 года. В одном из документов указывается, что она была построена в честь небесного покровителя умершего сына царицынского купца, которого звали Сергей.
Каменная церковь во имя преп. Сергия Радонежского была построена в 3-й части города в 1908 году на деньги Александра Александровича Репникова и Константина Васильевича Воронина. Как указывает В.В. Серебряная, по архитектуре этот храм напоминал Дмитриевскую церковь в селе Лозном Дубовского района, только в Царицыне она была трёхапсидной. Помимо главного алтаря здесь были приделы великомученицы Екатерины и Серафима Саровского. Храм окружал каменный забор с литой чугунной решёткой.
Церковь имела собственный дом для духовенства на Сергиевской площади. В 1912 году в Сергиевском храме насчитывалось 5040 прихожан. Священники окормляли два городских училища и свою церковно-приходскую школу.
Зимой 1922 года приход пожертвовал голодающим 212100 руб. На рубеже 1929-1930 годов с храма снимают колокола. Старожилы вспоминают, что ещё в 1930-е годы в ограде стоял памятник А.А. Репникову, за которым ухаживали прихожане. Позже он был уничтожен.
Церковь закрывается властями 31 марта 1932 года. Первоначально здесь располагают инкубаторно-птицеводческую станцию, причём при передаче ей здания ставилось условие изменения его внешнего облика. Видимо, безбожников раздражали даже внешние очертания храма. По сведениям от апреля 1936 года, в здании храма располагался клуб Общества содействия обороне, авиации и химическому строительству (ОСОАВИАХИМ), массовой добровольной организации, предшественницы ДОСААФ (ныне РОСТО).
Здание уцелело в огне боёв за Сталинград, после войны в нём работал шиноремонтный завод, делали галоши. А верующие собирались на молитву в частном доме № 47 по ул. Свирской, сдаваемом им в аренду. В декабре 1950 года они просят отдать им храм или зарегистрировать общину в частном доме, но их прошение отклоняется, после завода здесь в 1964—1965 годах размещается «Волгтрансагентство». Работники этой конторы вспоминают, что сидели на первом этаже, а на втором была полная разруха — отсутствовала крыша, полы. Ещё сохранилась в памяти у старожилов некая часовня, стоявшая в те годы чуть выше по улице Двинской (метрах в 200-х от храма). В дальнейшем здание церкви, вероятно, сносится. Примерно на этом месте в 1970-е годы был построен 9-этажный жилой дом.
Источник: http://www.volgaprav.ru/hramy_volgograda/centralnyj-rajon/prepodobnogo-sergiya-radonezhskogo/