Каменная, трехпрестольная, с главным престолом в честь Сергия Радонежского, церковь построена в 1837 году. Характерный для церковной архитектуры XIX века тип «корабль», невысокая колокольня, увенчанная шпилем с крестом, главный купол без светового барабана, сводчатые окна. Памятник архитектуры регионального значения.
Главный алтарь храма освящен в 1844 году (из записи старой церковной книги- ксерокопия хранится в Бутурлинском историко-краеведческом музее-записи священника Симеона Андреевича Лебедева, на службе с 1855года).
Во время Великой Отечественной войны и где-то до 1958 года в здании церкви была начальная школа. В 1958 -1959 годах колокольню, купол, переднюю стену сломали и здание церкви перестроили в Дом культуры.
Свято-Сергиевский храм в Бутурлине был отреставрирован и открыт в 1994 году.