Родился в семье священника, в 1839 году поступил в Макарьевское духовное училище, с 1844 года обучался в Костромской духовной семинарии. После окончания обучения в Киевской духовной академии (1853) был назначен учителем словесности в Костромскую духовную семинарию. 22 мая 1855 года был утверждён в степени магистра богословия (диссертация — «Исследование Библейской хронологии»).

В 1857 году овдовел. 5 июля 1857 года принял монашеский постриг с именем Сергий, 6 июля был рукоположён во иеродиакона, а 13 июля — во иеромонаха. В 1859 году возведён в звание соборного иеромонаха Донского монастыря.

25 сентября 1861 года возведён в сан архимандрита и 30 декабря назначен инспектором и профессором Московской духовной семинарии.

25 октября 1863 года назначен настоятелем Знаменского монастыря.

12 августа 1866 года назначен ректором Вифанской духовной семинарии.

29 октября 1876 года удостоен степени доктора богословия за свой труд «Полный месяцеслов Востока».

28 октября 1880 года назначен настоятелем Андроникова монастыря.

30 мая 1882 года хиротонисан во епископа Ковенского, викария Литовской епархии.

7 июня 1885 года переведён на Могилёвскую кафедру с титулом епископ Могилёвский и Мстиславский.

21 ноября 1892 года назначен архиепископом Владимирским и Суздальским.

6 мая 1900 года награждён бриллиантовым крестом на клобук.

Почётный член Императорского православного палестинского общества.

Скончался владыка 20 ноября 1904 года. Погребён в Успенском кафедральном соборе г. Владимира.

Современники отзывались о нем как о талантливом и глубокомысленном богослове, прекрасном проповеднике и духовном писателе. Его магистерская работа «Исследование библейской хронологии» была одной из первых в русской литературе на эту тему; труд «Полный месяцеслов Востока», за который он был удостоен степени доктора богословия признан классическим в агиографии.