Построена на рубеже XVII - XVIII вв. над источником, открытым, по преданию, Сергием Радонежским. Кирпичная с нарядным убранством из белого камня, она служит примером архитектуры петровского времени, богатой мотивами европейского зодчества. Ярусная постройка с ротондальным основанием завершена убывающими кверху двумя световыми восьмериками.

Круглые внутри, они открываются в интерьер через отверстия в зените купольных сводов. Богатая пластическая разработка объема с помощью креновок, увенчанных шарами приставных колонн и оконных наличников двух типов, сосредоточена на нижнем ярусе. Очень своеобразен портал с массивным таберпаклем для киота и объемной каменной резьбой.

Мотивы обработки верхних ярусов тождественны убранству навершия Уточьей башни Троице-Сергиева монастыря. Памятник реставрирован по проекту В.И. Балдина в 1960 - 1970-х гг. На нем устроена гонтовая кровля, воссозданы колонны большого ордера и каменная балюстрада наружного ограждения.

В часовне находится открытый круглый колодец с невысоким бортом. На стенах и сводах - ремесленная клеевая живопись конца XIX - начала XX в. Окна заполняют кубчатые решетки.