О жизни святого мы знаем, главным образом, из его Жития, составленного его учеником, знаменитым русским писателем начала XV века Епифанием Премудрым. Уже вскоре после смерти своего учителя Епифаний стал делать различные выписки о нем и составил несколько глав Жития, но «не по ряду», то есть не по порядку. Лишь спустя 28 лет после смерти Сергия, в 1418 году, он придал Житию святого окончательную отделку. Впоследствии другой знаменитый книжник, серб Пахомий Логофет, изменил первоначальное Житие и внес в него свою правку.

Величайший русский подвижник родился, как полагают, в 1322 году, в Ростовской земле, в семье ростовского боярина Кирилла и его жены Марии. Если верить рассказу Жития, еще прежде рождения он был отмечен особой благодатью: однажды, когда мать его, носившая в своей утробе младенца, в воскресный день пришла в церковь и стояла на церковной службе, он трижды прокричал из материнской утробы, так что все бывшие в то время в церкви изумлялись и говорили: «Что же это будет за ребенок? Да пребудет с ним воля Господня».

При крещении, последовавшем, согласно обычаю, на 40-й день после рождения, ему дано было имя Варфоломей (память апостола Варфоломея празднуется Церковью 11 июня). Вскоре после крещения стали замечать нечто необычное и невиданное: по средам и пятницам — в постные дни — младенец вовсе не прикасался к материнской груди и не брал в рот коровьего молока, а в другие дни питался, как обычные дети. И уразумели тогда, что некое знамение проявилось на нем и что почивает на нем благодать Божия.

Когда отроку исполнилось семь лет, родители отдали его учиться грамоте. У Варфоломея имелись братья: старший Стефан и младший Петр. Братьям грамота давалась легко, Варфоломей же никак не мог привыкнуть к писанию и учился медленно и с большим трудом. За то родители часто бранили его, учителя наказывали более строго, а товарищи укоряли. Отрок часто втайне от всех молился Богу, прося научить и вразумить его. Было же так, пишет автор Жития, по смотрению Божию — чтобы получил сей отрок книжное учение не от людей, но от Бога.

И действительно, все произошло чудесным образом. Однажды отец послал Варфоломея за своими лошадьми, которые куда-то запропастились. Когда отрок уже возвращался домой, он встретил некоего черноризца, святого старца: тот стоял под дубом и прилежно молился. Отрок смиренно поклонился ему и стал ожидать, пока тот кончит молитву. И после старец подозвал к себе отрока и спросил его: «Что ищешь или чего хочешь, чадо?» Отрок же отвечал: «Более всего желал бы я научиться грамоте. Святой отче, помолись за меня о том Богу!» Старец помолился и затем передал отроку кусочек святой просфоры: «Возьми и съешь это. Чрез то дается тебе знамение благодати Божией. О грамоте же не скорби: с этого дня дарует тебе Господь знание грамоты». Так и случилось: с того дня отрок научился хорошо читать и понимать святые книги. Старец же, которого Варфоломей зазвал в свой дом, на прощание сказал родителям его: «Говорю вам: велик будет отрок сей пред Богом и пред людьми ради добродетельного жития своего, и станет он обителью Святой Троицы, и многих людей приведет за собой к Богу». Родители же недоумевали о его словах и решили так: се был послан ангел даровать сыну их знание грамоты.

Еще отроком святой вынужден был вместе со своей семьей оставить Ростовскую землю. Как уже говорилось выше, отец его был человеком очень знатным: «одним из славных и известных бояр»; он владел большими богатствами, но в конце жизни разорился. Епифаний Премудрый объясняет, почему это произошло: «из-за частых хождений с князем в Орду, из-за частых набегов татарских на Русь, из-за частых посольств татарских, из-за многих даней тяжких и сборов ордынских, из-за частого недостатка в хлебе». Но более всего на судьбе Кирилла и его семьи (да и многих других ростовских семейств) отразился переход Ростовского княжества под власть Москвы. Посланцы московского великого князя Ивана Даниловича Калиты чинили великие притеснения жителям Ростова и ростовских земель, в буквальном смысле выколачивая из них дани и оброки, которые надлежало платить в Орду. Многие не только лишились своего имущества, но были избиты и искалечены. Даже и «градского епарха» (то есть главного ростовского боярина) Аверкия «повесили вниз головой, и возложили на него руки свои, и так оставили поруганного». Не выдержав таких несчастий, боярин Кирилл выехал из своих ростовских владений и переселился в Радонеж — волость, входящую в состав собственно Московского княжества (позднее она достанется младшему сыну Ивана Калиты Андрею). Жителям своего княжества московские князья даровали многие льготы; это и привлекало сюда переселенцев из разоренных и разграбленных (в том числе самими же москвичами) земель. Вместе с боярином Кириллом в Радонеж переселились и многие его родственники.

Жизнь отрока Варфоломея по-прежнему протекала в частых молитвах, помыслах о предначертании человека. Он избегал игр, ни с кем не спорил, не ругался, редко смеялся, строго соблюдал пост и изнурял тело свое различными подвигами. Вскоре братья его Стефан и Петр женились. Варфоломей же даже не думал о женитьбе и помышлял о том, чтобы покинуть мир и принять пострижение в монастыре. Когда он заговорил об этом с родителями, рассказывает Епифаний, те отвечали ему: «Чадо, подожди немного и потерпи для нас: мы стары, бедны, больны сейчас, и некому ухаживать за нами. Когда же похоронишь нас, тогда и исполнишь свое желание». Варфоломей с радостью пообещал им это.

Спустя некоторое время родители его приняли монашеский постриг и вскоре преставились, благословив своего сына и оставив ему все имущество. Проводив родителей в последний путь, Варфоломей вернулся в свой дом и стал устраивать житейские дела. Он призвал своего младшего брата Петра и передал ему дом и все родительское имущество, себе же не оставил ничего. Старший его брат Стефан к этому времени овдовел. После смерти жены он постригся в монастыре Святой Богородицы на Хотькове (примерно в трех верстах от Радонежа). Варфоломей пришел к Стефану и стал умолять его, чтобы тот отправился вместе с ним искать пустынное место, где можно было бы вести уединенную благочестивую жизнь. Стефан согласился. В то время Варфоломею было около двадцати лет.

Братья обошли многие лесные места и, наконец, нашли некое пустынное место, находившееся в самой чаще леса, приблизительно в десяти верстах от Хотькова монастыря. Здесь имелась и вода, без которой пустынная жизнь была бы невозможна. Братьям полюбилась эта местность, и они приступили к расчистке леса. Своими руками поставили сначала легкую хижину, а затем срубили из бревен келью и небольшую церковь. С обоюдного согласия они решили посвятить церковь Пресвятой Троице. Из Москвы, от митрополита Феогноста, приехали некие священники и освятили новопостроенный храм.

Жизнь в этих пустынных местах была трудной: во всем нужда, во всем лишения, и неоткуда было взять ни еды, ни питья, ни остального, что необходимо для жизни. Вскоре после освящения церкви Стефан, не стерпев тягот пустынного жития, покинул своего брата и ушел в Москву, где поселился в Богоявленском монастыре. В то время в этом монастыре пребывал и будущий митрополит Алексей. Князь Семен Иванович Гордый, сын Ивана Калиты, приблизил к себе Стефана, повелел поставить его игуменом Богоявленской обители и сделал своим духовником.

Оставшись после ухода брата один на избранном месте, святой продолжил свою подвижническую жизнь: он хотел принять монашеский сан лишь после того, как укрепится в трудах и подвигах и приучит себя к тяготам иноческой жизни. И вот, испытав так себя, он призвал к себе в обитель некоего духовного старца, игумена Митрофана, и попросил его совершить обряд пострижения. Случилось это в 1342 году, 7 октября, на память святых мучеников Сергия и Вакха, и потому было ему наречено в иночестве имя Сергий.

«Кто может рассказать о трудах его или кто в силах поведать о подвигах его, которые он совершил, один оставаясь в пустыни, — восклицает автор Жития святого. — О его всегдашнем бдении, непрестанных молитвах? О постоянном голоде, жажде, скудости во всем? Ибо всего не хватало — чего ни назови, того не было!» Кроме того, много искушений испытал преподобный от бесов: не раз и не два являлись они к нему с шумом, призывая уйти с того места; преподобный же, вооружась молитвой и крестом, изгонял их.