Деревянная Сергиевская церковь упоминается в документах 1701 года. Каменная церковь построена в 1755 году, в 1831 году приписана к Никольскому собору с перемещением в него и причта. Церковь построена из плиты и камня. Колокольня-звонница построена из камня, в связи с церковью. В 1803 году построен придел во имя Святого Преподобного Никандра Псковского Чудотворца. Вес на колоколах не обозначен и надписей нет. Престолов два, главный - во имя Святого преподобного Сергия Радонежского Чудотворца, придельный - во имя Святого преподобного Никандра Псковского Чудотворца. При церкви было небольшое кладбище, но в начале ХХ века захоронения на нем не производились. На кладбище были похоронены священнослужители изборских церквей. Ограда с воротами вокруг церкви и кладбища построена в 1797 году.

В соответствии с Тартуским договором 1920 года Изборск входил в состав Эстонской Республики. В результате церковной реформы, проведенной Эстонским правительством 25 мая 1935 года, приход стал чисто русским, в 1935 году в нем было 4467 прихожан. В 1944 году Изборск возвращен в состав Российской Федерации, включен в состав Псковской области. В годы Великой Отечественной войны осколками пробита кровля, протечками повреждена внутренняя отделка. Церковь закрыта в 1946 году, с 1964 года в ней размещается краеведческий музей.