Соборный храм в честь Воздвижения Креста Господня был возведен в 1658 году под защитой древних валов. Невозможно представить себе историю нашего города без Крестовоздвиженского собора на левом берегу Волги, это превосходный памятник зодчества и монументальной живописи XVII века.

Проявление особой заботы царской фамилии Романовых о храме отмечалось в церковных записях, хранившихся в нем еще в XIX веке: Царь Михаил Федорович в Романовскую Крестовоздвиженскую деревянную соборную церковь пожертвовал икону Тихвинской Божией Матери, а царь Алексей Михайлович на устроение нового каменного храма дал 100 рублей.

Первоначально соборный храм был деревянным, как и окружавшие его стены крепости. Высокий земляной вал с двух сторон, крутые берега Волги и прилегающего оврага, два надвратных и четыре угловых башни составляли мощь крепости, защищая собор, поэтому он выдержал за свою историю не одну осаду различного рода «добытчиков» чужих богатств. В XVI веке деревянное здание сменяет каменный четырехстолпный собор. Крестовокупольный, четырехстолпный, с пятью алтарными апсидами храм увенчан мощным пятиглавием. В южном алтарном полукружии освящен придел в честь Смоленской иконы Божией матери, в северном – устроен теплый придел, посвященный Введению во храм Пресвятой Богородицы. Собор окружен галереей, изрядно перестроенной в XIXвеке. Крепка, под стать собору шатровая колокольня с одним ярусом слухов привыкает к нему с северо-западного угла; когда-то на ней было восемь колоколов.

Стенопись храма изумительна. Фрески, созданные в 1675 году, не уступают по мастерству исполнения стенописи Воскресенского собора, но, к сожалению, находятся в худшем - остро-аварийном состоянии. Росписи на галерее отражают ветхозаветную историю: сотворение мира, жизнь прародителей, историю пророка Ионы и многие другие библейские сюжеты, а также - картину грядущего Страшного Суда. В самом храме на южной стене изображены Страсти Христовы и древо Иессеево, на северной – история обретения Креста, обращение Савла, на западной – Апокалипсис и семь Вселенских соборов. На столпах в числе многих изображений святых мучеников и преподобных имеется образ князя Романа Угличского.

До закрытия в соборе находилось большое количество древних икон, среди них и особо почитаемые – чудотворная Тихвинская икона Пресвятой богородицы (та, которую подарил царь Михаил Федорович), Свеская икона Богородицы (перед которой молились об исцелении от пьянства), образ Страстей Господних с 72-мя частицами неизвестных святых, подаренный дворянкой Зацепиной. От пятиярусного иконостаса XVII века до наших дней сохранился лишь каркас. К середине XIX века собор сильно обветшал. Восстанавливали его в это время на средства, пожертвованные столичным и местным купечеством, а также простыми мирянами.

В начале XXI века Крестовоздвиженскому собору необходима наша помощь. С 2000 года в храме возобновлено богослужение. Проводится оно в воскресные и праздничные дни.