На лівому березі річки Гармидеру, біля підніжжя Сергіївської гори в кінці шістнадцятого століття московськими стрільцями, особливо поважали святого Сергія Радонезького, був збудований храм. На місці існуючого в наші дні будівлі собору, колись стояли дві дерев'яні церкви, згорілі послідовно в 1774 році і 1860 році.

У 1868 році було освячено нову дерев'яну будівлю Сергіївського храму, побудованого на кам'яній основі. Скромний в архітектурному плані храм, що нагадує сільську парафіяльну церкву, був любимо і шануємо городянами. У 1933 році, після знищення і закриття всіх соборів і церков, маленький храм стає кафедральним собором Уфимської єпархії. З 1937 р. по 1942 р. священнослужителів Сергіївського собору заарештовували і розстрілювали (із за чого служби практично не велися), але храм «милостиво» залишався відкритим для парафіян. Всі радянські роки Свято-Сергієвський кафедральний собор залишався центром православної життя уфімського краю. У 1942 році в церкву повернулися священики – колишні в'язні таборів, а в 1945 році храм отримав подяку за збір коштів на потреби оборони країни.

В наші дні стара будівля храму, не раз піддавалося капітального ремонту із заміною дерев'яних елементів споруди на більш міцний матеріал, прикрашає історичний центр Уфи. У церкві знаходяться ікони з частками мощей преподобного Сергія Радонезького, святителя Миколи Чудотворця та іншими святими. На території храму розташований джерело святої води і купіль, а також усипальниця намісників колишнього чоловічого монастиря (в народі – печерка). З 2000р. у день Святої Трійці від храму щороку починається п'ятиденний хресний хід (присвячений заснуванню міста в 1574 р.) навколо Уфи, з відвідуванням приміських церков.