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 перенесены в него, где  пребывают доныне.

Преподобный Сергий опытно познал тайну Живоначальной Троицы, потому что жизнью своей соединился с Богом, приобщился к самой жизни Божественной Троицы, т. е. достиг возможной на земле меры обожения, став «причастником Божеского естества» (2 Пет. 1, 4). «Кто любит Меня, — сказал Господь, — тот соблюдет слово Мое; и Отец Мой возлюбит его, и Мы придем к нему и обитель у него сотворим» (Ин. 14, 23). Авва Сергий, во всем соблюдший заповеди Христовы, относится к числу святых угодников, в душе которых «сотворила обитель» Святая Троица; он сам сделался «обителью Святой Троицы.