В начале 1901 года Саратовской епархией в строительное отделение Саратовского губернского управления было направлено прошение о рассмотрении проекта архитектора Алексея Марковича Салько на постройку деревянной церкви в городе Саратове в десятом планном квартале на месте, пожертвованном г-жою Семидетковой по улице Астраханской. 27 февраля 1902 года Городская Дума направила ходатайство об этом строительстве в Министерство Внутренних Дел. В 1903 году на указанном месте (ныне на углу улиц Большой Горной и Университетской) была воздвигнута деревянная на каменном фундаменте церковь, которая в дальнейшем была обложена красным кирпичом.

Со 2 октября 1901 года наблюдение за строительством осуществлял А. Салько, а 20 октября 1903 года его сменил Владимир Карпенко. Церковь была построена на пожертвования жителей города Саратова.

Храм был заложен еще до канонизации преподобного Серафима, и считается одним из первых в мире храмов, освященных в его честь. 28 декабря 1903 года новопостроенную церковь освятил священномученик Гермоген (Долганёв; †1918), епископ Саратовский и Царицынский. Престол в ней был один: во имя преподобного Серафима Саровского. Позже к храму была пристроена колокольня на столбах, обшитых тёсом, воздвигнутая по проекту Андрея Мушты.

При церкви имелась церковно-приходская школа и приют для мальчиков, во имя святителя Алексия, митрополита Московского, в котором обучались 27 мальчиков. На 1912 год в штате причта состояли священник и псаломщик.

К 1917 году во владении прихода имелись два дома с тремя флигелями, действовала общественная библиотека, насчитывавшая до 900 наименований церковных книг.

16 января 1913 года указом епископа Алексия (Дородницына; †1919) на священническое место к церкви преподобного Серафима был перемещен священник Михаил Платонов с назначением состоять законоучителем Серафимовской школы и приюта. После февральской революции 1917 года им создается православное общество "За Веру", перед выборами в Учредительное Собрание оно преобразуется в предвыборный блок "За веру и порядок", целью которого является восстановление православной монархии.

В годы Советской власти: В 1918 году настоятель храма, священник Михаил Платонов, был арестован за «черносотенные погромные проповеди». Движение клириков и мирян Саратова, направленное на его освобождение, привело к публичному процессу над Вольским епископом Германом и членами Епархиального Совета. 10 октября 1919 года о. Михаил был казнен богоборцами.

Постановлением постоянной комиссии при Оргкомитете ВЦИК Саратовского края по вопросам культов от 13-21 марта 1935 года храм был закрыт, его здание было передано институту "Микроб" в целях расширения последнего. В здании было оборудовано общежитие института "Микроб". После времени гонений здание церкви сохранилось лишь частично: в реставрационном паспорте на здание храма было констатировано, что степень его сохранности составляет менее 10%.

В наши дни: В 1988 году в Саратовское епархиальное Управление двое жертвователей, пожелавших остаться неизвестными, передали в дар старинный холщовый свиток. Это оказался ростовой образ преподобного Серафима Саровского, переданный впоследствие по благословению Владыки Пимена (Хмелевского; †1993) возрождаемому приходу Свято-Серафимовского храма. Этот образ стал первой иконой в новом храме, в настоящее время он находится за правым клировом.

27 апреля 1990 года Саратовское Епархиальное Управление обратилось с просьбой о реставрации храма в НПП «Волга-ресурс». 12 июля 1990 года был составлен реставрационный паспорт на церковь Серафима Саровского. 1 августа 1990 года приснопамятный архиепископ Саратовский и Вольский Пимен совершил в помещении поруганного храма первый молебен преподобному Серафиму. Через десять дней в здании начались реставрационные работы. В алтарной части чудом сохранилась первоначальная роспись, реставрацию которой выполнил художник Павел Тимофеев.

5 января 1991 года настоятель храма, протоиерей Василий Стрелков, совершил первый Чин малого освящения воды. К концу 1991 года первичная реставрация была завершена, и 15 января 1992 года Высокопреосвященнейший Пимен совершил чин великого освящения возобновленного храма. За ревностный труд при восстановлении Свято-Серафимовского храма протоиерей Василий Стрелков был удостоен ордена преподобного Сергия Радонежского II степени и права ношения наперсного креста с украшениями.

29 декабря 1994 года временно управляющий Саратовской епархией архиепископ Симбирский и Мелекесский Прокл (Хазов) освятил антиминс для приставного престола в честь Серафимо-Дивеевской иконы Божией Матери, именуемой «Умиление»; престол освятил настоятель храма протоиерей Николай Земцов.

У храма была заново отстроена колокольня. В ней размещен класс воскресной школы. В притворе храма размещена крещальня. К Пасхе 1998 года на храме были установлены новые купола, изготовленные волгодонским производственным объединением «Грант».

30 июня 2005 года храм получил статус Архиерейского подворья.