Варфоломею долго не давалась грамота, отчего он очень страдал и со слезами молил Бога о помощи. Отправившись однажды искать пропавших коней, он увидел в поле под дубом молящегося старца. Отрок попросил помолиться о даровании ему разумения грамоты, а потом пригласил старца посетить родительский дом. Каково же было изумление родителей, когда перед трапезой сын их стал стройно и внятно читать псалмы.
Когда Варфоломею было 15 лет, родители его переселились в Радонеж. По достижении 20 лет он стал просить у них благословения на монашеский постриг. Однако родители попросили сына не оставлять их в старости. После их пострига в Покровском Хотьковом монастыре Варфоломей в сопровождении брата Стефана отправился искать место для пустынножительства. Отыскав такое место в дремучем лесу, они построили небольшую церковь.
Митрополит Феогност благословил братьев и послал священников с антиминосом и мощами мучеников. В 1340 году церковь была освящена во имя Живоначальной Троицы.
Вскоре Стефан, не выдержав трудностей пустынножительства, ушел в московский Богоявленский монастырь, а Варфоломей остался в одиночестве и продолжил свой подвиг пустынножительства. Однажды Варфоломей пригласил к себе жившего неподалеку игумена – старца Митрофана. Седьмого октября 1342 года Митрофан постриг Варфоломея в иноческий сан с именем Сергий – в тот день празднуется во имя святых Сергия и Вакха. После недели литургий и безвыходного молебна в «церковице» Сергий попросил у уходящего Митрофана благословления на отшельничество.
Несколько лет он вел отшельнический образ жизни. Затем молва о подвижнике распространилась, и к нему стали приходить люди, прося взять их к себе. Сначала Сергий, памятуя об участи своего брата, отговаривал людей. Но потом уступил и взял нескольких. В течение длительного времени их было двенадцать человек, и число это оставалось неизменным. Если кого-либо постигала кончина, тотчас же появлялся новый ученик. Было сделано двенадцать келий, их обнесли забором, и так возник монастырь, известный сейчас под названием Троице-Сергиевой лавры.
В полночь начинались службы (полунощница), затем шла утреня – в три, шесть и девять часов. Вечером – вечерня. Между главными богослужениями – «молебные пения», молитвы в кельях, работа в огородах, шитье одежды, переписывание книг и иконописание. Из соседнего села приглашали священника – служить литургию.
Так постепенно Сергий превращался из пустынника в церковного деятеля. Но священства еще не имел и игуменом не был. На просьбы братии стать их наставником отвечал, что желание стать игуменом – это властолюбие. Однако он решил, что этот вопрос решать должна церковная власть.