Die Kirche wurde 1818 mit Mitteln des Kaufmanns Ivan Nikitich Barykov erbaut. Das Projekt wurde von dem bekannten russischen Architekten Abraham Ivanovich Melnikov entworfen, der auch die Spaso-Transfiguration-Kathedrale in Rybinsk, die Kaiserliche Juristische Schule in St. Petersburg und die Potemkinsche Treppe in Odessa entworfen hat.

In der Kirche gab es drei Altäre: den Hauptaltar, der der Erhöhung des Kreuzes des Herrn gewidmet war, und zwei in der warmen Tafel, zu Ehren der heiligen Frauen und des heiligen Märtyrers Nikita. Dank der reichen Innenausstattung und der erheblichen Kapazität, die die alte Stadtkathedrale überstieg, erfüllte die Kreuzerhöhungskirche bis in die 40er Jahre des 19. Jahrhunderts die Funktionen einer Kathedrale, bis die neue Kathedrale zu Ehren des heiligen Nikolaus des Wundertäters fertiggestellt wurde.

Vom 23. bis 25. Januar 1826 befand sich der Leichnam des Kaisers Alexander I. in der Kirche, der von Taganrog nach St. Petersburg transportiert wurde. Zur Erinnerung an dieses Ereignis schenkte die kaiserliche Familie der Kirche einen Kronleuchter, und im Inneren wurde eine Gedenktafel angebracht. A. A. Fet beschrieb seine Kindheitserinnerungen an die kaiserlichen Beerdigungen in dem Werk „Die frühen Jahre meines Lebens“.

Im Jahr 1897 wurde die Kirche zum letzten Mal grundlegend renoviert. Ab 1899 begann eine Kirchenschule zu arbeiten, die in einem separaten Holzgebäude untergebracht war.

Die Kirche wurde 1930 geschlossen. Während des Krieges zerstörte eine Luftbombe die Gewölbe der Tafel. Im Jahr 1960 wurde das Gebäude unter Denkmalschutz gestellt, aber die Stadtbehörden versuchten dennoch, den Abriss zu erreichen, unter Berufung auf die Baufälligkeit. Glücklicherweise konnte die Kirche erhalten werden.

Am 23. Februar 1973 stürzte der Turm der Glockenkirche ein. Ab 1976 fanden in der Kirche regelmäßig Restaurierungsarbeiten statt, die bis Anfang der 90er Jahre vollständig eingestellt wurden.

Im Jahr 1999 wurde die Kirche der orthodoxen Gemeinde übergeben. Die Restaurierungsarbeiten wurden zunächst von der Gemeinde der Heilig-Dreifaltigkeits-Kirche in Mtsensk finanziert. Im selben Jahr wurden in der Kirche wieder regelmäßige Gottesdienste abgehalten, die erste Göttliche Liturgie wurde am Fest der Darstellung des heiligen Gottesmutter gefeiert.

Derzeit wird die Kirche weiterhin restauriert, und es finden Gottesdienste statt.

Seit 2006 gibt es an der Kirche eine Sonntagsschule, in der etwa 15 Kinder im Alter von 5 bis 13 Jahren unterrichtet werden. Der Unterricht findet sonntags von 11 bis 14 Uhr statt. Die Kinder lernen die Grundlagen der orthodoxen Kultur und beschäftigen sich mit Handarbeiten. In den Ferien werden Pilgerfahrten, Exkursionen und Wanderungen für sie organisiert.