Преподобный Сергий родился около 1314 года и в миру носил имя Варфоломей. Родители его, ростовские бояре Кирилл и Мария, перебрались поближе к Москве, в селение Радонеж. Мальчика отдали учиться в семь лет, но грамота ему не давалась, и он тяжело этим тяготился. Однажды, разыскивая в поле пропавших лошадей, отрок встретил под дубом незнакомого старца-черноризца, рассказал ему о своей беде — и тот помолился о его вразумлении и дал ему частицу просфоры. После этого учение пошло легко.

После смерти родителей Варфоломей отдал наследство младшему брату Петру, а сам вместе со старшим братом Стефаном поселился в глухом лесу верстах в десяти от Радонежа, у речки Кончюры. Братья своими руками срубили келью и небольшую церковь, которую посланный митрополитом Феогностом священник освятил во имя Святой Троицы. Стефан вскоре ушёл в Москву, а Варфоломей принял постриг с именем Сергий и около двух лет прожил в лесу один. Мимо келии ходили волки и медведи, но не трогали его; одному медведю он однажды дал хлеба, и с тех пор зверь стал приходить, а преподобный делился с ним последним куском.

Слава о подвижнике собрала вокруг него иноков. Они упросили Сергия принять священство и игуменство — он долго отказывался и согласился только потому, что увидел в их просьбе волю Божию. Обитель поначалу жила в крайней бедности: облачения шили из простой крашенины, сосуды были деревянными, вместо свечей в храме горела лучина. Игумен подавал пример во всём и работал первым: однажды, когда в монастыре кончился хлеб, он сам срубил сени в келье одного из братьев, чтобы заработать несколько кусков.

Преподобный положил начало новому для Руси устройству: он завёл обитель с общежитием за городом, и это определило судьбу русского монашества. Патриарх Константинопольский Филофей прислал преподобному благословение и грамоту, утверждавшую новые порядки. Митрополит Алексий любил его как друга, поручал мирить враждующих князей и хотел видеть своим преемником, но Сергий от кафедры отказался, а от золотого наперсного креста, который митрополит хотел на него возложить, отказался тоже, сказав, что смолоду не носил золота и в старости хочет остаться нищим.

Великий князь Димитрий Иванович, прозванный Донским, чтил его как отца и перед войной с ханом Мамаем приехал за благословением. Преподобный отпустил его смело и с надеждой на Божию помощь, а в сподвижники дал двух своих иноков — Пересвета и Ослябю, погибших на Куликовом поле. Ещё при жизни старцу было явление Божией Матери с апостолами Петром и Иоанном. Ночью, после чтения акафиста, преподобный сказал своему келейнику Михею, чтобы тот бодрствовал: будет чудное посещение. Келию осиял свет ярче солнечного, и Пречистая обещала не оставлять этого места ни при жизни игумена, ни после его отшествия. Михей от увиденного едва не лишился чувств, а сам преподобный долго молчал, и только светившееся лицо выдавало его радость.

За полгода до кончины преподобный получил извещение о своём отшествии, передал управление обителью ученику Никону и стал безмолвствовать. Перед смертью он в последний раз собрал учеников и заповедал им держаться православной веры, хранить единомыслие, чистоту и нелицемерную любовь, быть умеренными в пище, смиренными и страннолюбивыми. Похоронить себя он просил не в церкви, а на общем кладбище, вместе с прочими братиями, — но митрополит Киприан благословил братию исполнить их собственное желание и положить игумена в храме Святой Троицы. Скончался преподобный Сергий 25 сентября 1392 года. На иконах его пишут седобородым старцем в монашеской мантии и схиме, с благословляющей рукой или свитком; часто рядом изображают Троицкий храм.