Похоронив родителей, Варфоломей вместе с братом Стефаном удалился для пустынножительства в лес (в 12 верстах от Радонежа). Сначала они поставили келлию, а потом небольшую церковь, и, с благословения митрополита Феогноста, она была освящена во Имя Пресвятой Троицы. Но вскоре, не выдержав трудностей жизни в пустынном месте, Стефан оставил брата и перешел в Московский Богоявленский монастырь. 

Варфоломей в 1337 г. принял пострижение в монашество от игумена Митрофана с именем святого мученика Сергия (память 7 октября) и положил начало новому жительству во славу Живоначальной Троицы. Претерпевая искушения и страхования бесовские, Преподобный восходил от силы в силу. Постепенно он стал известен другим инокам, искавшим его руководства. 

Преподобный Сергий всех принимал с любовью, и вскоре в маленькой обители составилось братство из двенадцати иноков. Их опытный духовный наставник отличался редким трудолюбием. Своими руками он построил несколько келлий, носил воду, рубил дрова, выпекал хлеб, шил одежду, готовил пищу для братии и смиренно выполнял другие работы. Тяжелый труд Преподобный Сергий соединил с молитвой, бдением и постом. Братия удивлялась, что при таком суровом подвиге здоровье их наставника не только не ухудшалось, но еще более укреплялось. 

Не без труда иноки умолили Преподобного Сергия принять игуменство над обителью. В 1354 году епископ Волынский Афанасий посвятил Преподобного во иеромонаха и возвел в сан игумена. По-прежнему в обители строго выполнялись иноческие послушания. С увеличением монастыря росли и его нужды. Нередко иноки питались скудной пищей, но по молитвам Преподобного Сергия неизвестные люди приносили все необходимое. 

За ангельскую жизнь Преподобный Сергий удостоился от Бога небесного видения. Однажды ночью авва Сергий читал правило перед иконой Пресвятой Богородицы. Окончив чтение канона Божией Матери, он присел отдохнуть, но вдруг сказал своему ученику, преподобному Михею (память 6 мая), что их ожидает чудесное посещение. Через мгновение явилась Божия Матерь в сопровождении святых апостолов Петра и Иоанна Богослова. От необыкновенно яркого света Преподобный Сергий пал ниц, но Пресвятая Богородица прикоснулась к нему руками и, благословляя, обещала всегда покровительствовать святой обители его. 

Достигнув глубокой старости, Преподобный, за полгода прозрев свою кончину, призвал к себе братию и благословил на игуменство опытного в духовной жизни и послушании ученика, преподобного Никона (память 17 ноября). В безмолвном уединении Преподобный преставился к Богу 25 сентября 1392 г. Накануне великий угодник Божий в последний раз призвал братию и обратился со словами завещания: