Die Kreuzerhebungskathedrale mit Kapellen, die der Kazan-Ikone der Gottesmutter und dem Heiligen Johannes Chrysostomus gewidmet sind, ist Teil des Uspenski-Brusensky-Frauenklosters. Sie wurde anlässlich des 300-jährigen Bestehens des Klosters auf Initiative der Äbtissin Olympiada erbaut, die das Kloster von 1848 bis 1873 leitete. Der Bau begann 1855 und die Weihe fand 1858 statt. Der Architekt A.S. Kutepov entwarf das ursprüngliche Projekt im Jahr 1850, jedoch erkannte das Projekt- und Kostendepartement es aufgrund der Fassaden als unzureichend an. Im selben Jahr wurde das Projekt von V.E. Morgan angenommen, der die Fassaden überarbeitete, den Plan jedoch unverändert ließ. Dieses Projekt wurde mit einigen Änderungen umgesetzt.

Architektonisch kombiniert der Tempel Elemente des Klassizismus und des pseudo-russischen Stils. Er stellt eine fünfkuppelige Zeltkonstruktion dar, bei der vier Kuppeln blind sind und die zentrale fünfte lichtdurchlässig ist. Die Fassade, die im Geiste des 17. Jahrhunderts gestaltet ist, wird durch paarweise Halbsäulen in Felder unterteilt. Das Hauptdekorationsmotiv sind die Fensterumrahmungen, die das Moskauer Barock imitieren. Die Architektur des Gebäudes ist betont dekorativ, mit dem Kontrast von rotem Ziegel und weißen Steindetails. Im westlichen Vorraum befanden sich die Chöre.

In den 1920er Jahren, nach der Schließung des Klosters, wurden die Tamboure und Kuppeln von der Kathedrale entfernt. In der Sowjetzeit galt es als unbedeutend, dass spätere Bauten, einschließlich der Kreuzerhebungskathedrale, keinen wesentlichen künstlerischen Wert darstellen, und das Gebäude wurde als Lager genutzt. Die Wiederherstellung des Tempels begann zu Beginn des 21. Jahrhunderts, als das Brusensky-Kloster erneut den Status eines Klosters erhielt.