17 июля 1903 года император Николай II с семьей побывал в Сарове на торжествах по поводу прославления преподобного Серафима в лике святых. А через год  после этой поездки в Саров и купания в его источнике императрица родила долгожданного наследника, чем и объясняется особое отношение Николая II и его родных к этому святому. По царскому указу в Петергофе было учреждено подворье Серафимо-Дивеевского монастыря.

В 1904 году, сразу после рождения наследника, была возведена небольшая деревянная часовня, освященная в честь преподобного Серафима Саровского. В том же году рядом по проекту Никонова заложили большую пятиглавую каменную церковь в стиле московского барокко конца XVII века с высокой шатровой колокольней. В 1906 году ее освятили так же в честь преподобного Серафима Саровского. Территория подворья охватывала около 1 га, на ней находилась двухэтажная гостиница, сестринский корпус, приют для солдатских детей-сирот, мастерские иконописи, мозаики, рисования и чеканки, баня, сараи и прочие служебные постройки. Уже в 1906 году на подворье жили сорок три монахини, переведенные из Дивеева монастыря, а к 1917 году число монахинь приблизилось к восьмидесяти.

Николай II неоднократно лично посещал это подворье. 8 октября 1906 года он записал в своем дневнике: «Среда. Солнечный день. Принял на Ферме 23 чел. … Посетили новую церковь Дивеевской обители. Погулял». 

С Дивеевским подворьем связано еще одно событие в жизни царя. Именно в день его посещения 19 июля 1914 года Николай II узнал о начале Первой мировой войны. Запись в дневнике императора за этот день гласит: «19 июля. Суббота. Утром были обычные доклады. После завтрака вызвал Николашу и объявил ему о его назначении верховным главнокомандующим впредь до моего приезда в армию. Поехал с Аликс в Дивеевскую обитель. Погулял с детьми. В 6 ½ поехали ко всенощной. По возвращении оттуда узнали, что Германия нам объявила войну».

После революции 1917 года монастырь не мог существовать легально, поэтому в его стенах была создана тайная община монахинь.  Сестры жили в миру, работали и тайно принимали постриг. Общину разогнали в 1932 году, последнего священника и монахинь репрессировали. Все надворные постройки были полностью уничтожены.

В годы Великой Отечественной войны деревянный храм сгорел, а каменная церковь сильно пострадала – обрушилась колокольня, главы куполов с крестами были сбиты. С 1952 по 1990 годы здание церкви использовалось как складское помещение торговой организацией «Петродворецторг». Внутреннее пространство храма было разделено бетонными перекрытиями. Через алтарь проходил грузовой лифт. Стены были наращены, и здание получило форму кирпичного куба.

В 1993 году храм было возвращено Православной Церкви. В 2012 году началась его реставрация.  За восемь лет удалось воссоздать пятиглавие и колокольню и отреставрировать фасады. В 2021 году планируются работы по восстановлению интерьеров церкви.