Придел Александра Невского и Марии Магдалины, соименных императору Александру III и его супруге Марии Федоровне, был устроен Обществом хоругвеносцев кремлевских соборов и монастырей в память 25-летия их супружества. Придел Николая Чудотворца был сооружен на средства почетного гражданина В.И. Байкова в память спасения наследника Николая Александровича от покушения.

Внутренние сосновые стены церкви были оставлены некрашеными, на них выделялись несколько икон. Сделано это было специально, «дабы чистою простотою, без пестроты приводить душу всякого молящегося к созерцанию главных частей храма». Замысел этот наверняка, судя по отзывам современников, касался внутреннего вида шатра, «который, постепенно суживаясь, своей затейливою вязью, вплоть до светлого фонаря главы, ведет как бы от ступени к ступени взор молящегося к небу». Снаружи и изнутри храм украшала замечательная резьба.

Позолоченный четырехъярусный иконостас храма представлял собою копию иконостаса кремлевского Успенского собора. 94 иконы были написаны для него художником Ф.Е. Кудряшевым по заказу Н.П. Каверина. Среди чтимых икон выделялись образа Владимирской Богоматери (пожертвование В.И. Байкова), Георгия Победоносца (пожертвование К.В. Рукавишникова), Казанской Богоматери (пожертвование архитектора Херодинова). Часовня св. Пантелеймона на Никольской улице принесла в дар Сергиевскому храму иконы Богоматери «Скоропослушпицы » и Целителя Пантелеймона. Главная храмовая святыня — древняя икона преподобного Сергия Радонежского — была пожертвована Троице-Сергиевой лаврой.

Особое внимание молящихся, как свидетельствуют старые описания, привлекала икона Апостолов Петра и Павла, пожертвованная в храм офицерами 1-го Екатеринославско- го лейб-гвардейского полка. Перечислять достопамятности Сергиевской церкви можно очень долго. Среди них были и икона Иверской Богоматери (дар Иверского Афонского монастыря), и икона св. Александра Невского, шитая бисером и шелками, работы известной графини А.А. Орловой-Чесмен- ской, и необычайной красоты хоругви, выполненные Обществом хоругвеносцев кремлевских соборов по типу древних, тех, с которыми русское войско шло на Куликово поле. Полное священническое облачение было пожертвовано в церковь командующим войсками Московского военного округа А.С. Костандом.