Історія встановлення Собору Радонезьких святих сягає середини 17 століття. Саме на той час були відновлені перші списки учнів преподобного Сергія Радонезького, був надрукований «Канон молебень преподобним і богоносним батьком нашим ігумену Сергію та учневі його Нікону, чудотворцям». Приблизно на той час відноситься написання ікони Собору Радонезьких святих.
Наступні події у встановленні Собору Радонезьких святих пов'язані з ім'ям митрополита Московського Філарета. У 1843 році намісник Троїце-Сергієвої лаври архімандрит Антоній, з благословення та під наглядом митрополита Філарета, влаштував загальножительне відділення лаври — Гефсиманський скит.
У 1853 році в скиті була освячена трапезна церква в ім'я преподобних Сергія та Никона Радонезьких. До літнього свята здобуття мощів преподобного Сергія (18 липня за новим стилем) було складено «Служба преподобним батьком нашим Сергію та Нікону, Радонезьким чудотворцям. У храмі їх, у скиті Гефсиманії».
Протягом 14-20 століть склався Патерик Троїце-Сергієвої лаври, до якого входять понад сімдесят п'ять угодників Божих, у тому числі родичі, учні та співрозмовники преподобного Сергія, святі ченці Трійце-Сергієвої обителі.
11 червня 1981 року намісник Троїце-Сергієвої лаври архімандрит Ієронім освятив новий боковий вівтар на честь Собору Радонезьких святих, влаштований у північній частині храму на честь Усіх святих, у землі Російської, що просіяли, що під Успенським собором обителі.
З благословення Святішого Патріарха Московського і всієї Русі Пимена було встановлено святкування Собору Радонезьких святих наступного дня після свята на честь Набуття мощей преподобного Сергія Радонезького — 19 липня.
19 липня 1981 року було вперше здійснено урочисте святкування Собору Радонезьких святих.