Мощи преподобного Сергия были обретены 5 июля 1422 г. при преподобном игумене Никоне . В 1408 г., когда Москва и ее окрестности подверглись нашествию татарских орд Едигея, Троицкая обитель была опустошена и сожжена, иноки во главе с игуменом Никоном укрылись в лесах, сохранив иконы, священные сосуды, книги и другие святыни, связанные с памятью преподобного Сергия.
В ночном видении накануне татарского набега преподобный Сергий известил своего ученика и преемника о грядущих испытаниях и предрек в утешение, что искушение будет непродолжительно и святая обитель, восстав из пепла, процветет и еще более возрастет. Митрополит Филарет писал об этом в «Житии преподобного Сергия»: «По подобию того, как подобало пострадать Христу, и чрез крест и смерть войти в славу Воскресения, так и всему, что Христом благословляется на долготу дней и славу, надобно испытать свой крест и свою смерть». Пройдя через огненное очищение, воскресла в долготу дней обитель Живоначальной Троицы, восстал и сам преподобный Сергий, чтобы уже навеки своими святыми мощами пребывать в ней.
Пред началом строительства нового храма во имя Живоначальной Троицы на месте деревянного, освященного 25 сентября 1412 года, преподобный явился одному благочестивому мирянину и велел известить игумену и братии: «Зачем оставляете меня столько времени во гробе, землей покровенного, в воде, утесняющей тело мое?».
И вот при строительстве собора, когда рыли рвы для фундамента, открыты и изнесены были нетленные мощи преподобного, и все увидели, что не только тело, но и одежды на нем были невредимы, хотя кругом гроба действительно стояла вода. При большом стечении богомольцев и духовенства, в присутствии сына Димитрия Донского, князя Звенигородского Юрия Димитриевича († 1425), святые мощи были изнесены из земли и временно поставлены в деревянной Троицкой церкви (на том месте находится теперь церковь Сошествия Святого Духа). При освящении в 1426 году каменного Троицкого собора они были перенесены в него, где и пребывают доныне.