Постройка датируется 1363 годом, но существуют предположения, что это один из древнейших армянских храмов Феодосии, сооруженный в Х - ХI веках, еще до появления в Крыму генуэзцев.

Архитектура храма отличается простотой и легкостью, она сохраняет традиции средневековых армянских церквей. В плане здания лежит прямоугольник с алтарным выступом и полуциркульным сводом, перекрытым двускатной черепичной крышей. Стены сложены из крупных блоков известняка, швы тщательно затерты. Здание церкви Святого Сергия имеет два зала и придел, соединивший церковь и звонницу. Алтарь ориентирован на восток, в нем имеется купель, украшенная каменной резьбой. Находящаяся рядом с храмом Святого Саркиса звонница построена в XV веке в стиле армяно-малоазиатской архитектуры. Она выполнена в виде беседки-кивория и также покрыта красивым причудливым орнаментом. Портал, некогда связанный с основным зданием храма, теперь возвышается к западу от основного сооружения. Его четыре массивные столба соединены стрельчатыми арками и перекрыты крестовым сводом. У входа в храм Святого Сергия, по обеим сторонам дверей, - два григорианских креста. Прежде вход был украшен ореховой дверью с искусной резьбой. Сейчас одна из ее половинок выставлена в Эрмитаже, вторая - в экспозиции Феодосийского краеведческого музея.

Армянский храм Святого Сергия (Саркиса)В церкви Святого Сергия привлекают внимание вделанные в стены каменные плиты с изображением розеток и крестов с надписями на армянском языке. Это плиты-хачкары (хачкар - «крест-камень») - гордость средневекового искусства Армении. Хачкары устанавливали по случаю строительства деревни или моста, в честь победы над врагом, для увековечения имен павших воинов или погибших на чужбине. Хачкары часто служили своеобразными памятниками, устанавливавшимися в изножье у могильных плит.

Рядом с церковью Святого Саркиса прежде находилось кладбище, где обретали приют люди известные и достойные. Здесь обнаружена надгробная плита известного армянского художника-миниатюриста, мастера переплетного дела Николаеса Цакхарара, работавшего во многих городах Крыма в XVII веке. Известно, что при храме Святого Саркиса в средние века действовал один из крупнейших армянских скрипториев - школа, где учили искусству миниатюры и гравюры. Здесь творили многие известные мастера-миниатюристы, писцы и художники.

В стене храма Святого Сергия, над дверью, имеется плита с армянской надписью, сообщающая о том, что в 1888 году храм был перестроен, поскольку значительно пострадал во время пожара. Перестройка осуществлена на средства И. К. Айвазовского, для которого храм Сурб-Саркис был родным. Здесь художник был крещен в 1817 году, здесь он венчался со своей первой женой Ю. Я. Грефс, здесь же в 1900 году его отпевали. Согласно желанию Айвазовского, он был похоронен в ограде этого храма. Для храма художник написал иконы «Хождение по водам», «Богоматерь с младенцем», «Тайная вечерю>, «Моление о чаше» и другие. В настоящее время они находятся в картинной галерее Айвазовского. О пожаре и восстановлении церкви говорит и надпись на плите внутри здания.

Здание храма Святого Саркиса служило местом хранения генуэзских, армянских и тюркских надгробных плит, ставших в ХХ веке основой лапидарной коллекции Краеведческого музея. В 1970 году при строительстве жилых домов была нарушена старая дренажная система, и в церковь Святого Сергия стали поступать грунтовые воды. В это же время погибла часть штукатурки с остатками фресковых росписей на евангельские темы. В связи с этим экспонаты лапидария были вывезены в основное здание Краеведческого музея. После этого в церкви Святого Саркиса были проведены ремонтно-реставрационные работы: восстановлены каменный пол, крыша, покрытие портала,перекрытие притвора, расчищена от набела живопись.