Die Kirche der Erhebung des Ehrwürdigen und Lebensspendenden Kreuzes des Herrn befindet sich auf dem Gelände des Zarjetski-Friedhofs und ist eines der architektonischen Wahrzeichen des historischen Zentrums der Stadt. Sie wurde 1847 anstelle einer alten hölzernen Kirche mit demselben Namen errichtet. Die Finanzierung des Kirchenbaus wurde von den Kaufleuten Mark und Jewdokim Pimenow sowie anderen Wohltätern sichergestellt. Die Kirche wurde 1852 geweiht. 1868 wurde dank der Mittel des petrosawodsker Kaufmanns Peter Wasiljewitsch Awramow ein zweites Altarraum und zwei Räume zur Aufbewahrung von Archiven und kirchlichem Eigentum hinzugefügt. E.G. Pimenow und P.W. Awramow sind auf dem Zarjetski-Friedhof begraben. Nach der Revolution fanden in der Kirche weiterhin Gottesdienste statt, und seit 1930 ist sie die Hauptorthodoxe Kirche von Karelien. Von 1990 bis 2000 diente die Kreuzerhebungskirche als Bischofskathedrale der Diözese.

Die Kathedrale hat eine kreuzförmige Form, die an ein griechisches Kreuz erinnert, mit einer halbrunden Apsis und einer großen zentralen Kuppel, die von vier inneren Stützen getragen wird. An den Ecken des Gebäudes befinden sich Glockentürme mit kleinen Kuppeln. An den Risaliten mit dem Haupteingang schließen sich zwei niedrige rechteckige Volumen mit einem Satteldach an. Die Ecken des Hauptvolumens des Gebäudes sind mit dreiviertel achtseitigen Säulen geschmückt. Die Wände sind außen verputzt und haben horizontale Gesimse, während das abschließende Gesims ein komplexes Profil aufweist. Die Fenster sind langgezogen und haben einen halbrunden oberen Abschluss. Die zentrale Kuppel und die Glockentürme sind im Grundriss rund und enden mit zwiebelförmigen Türmchen mit Kreuzen.

Die Kreuzerhebungskathedrale ist ein typischer steinerner Tempel aus der Mitte des 19. Jahrhunderts, der im russisch-byzantinischen Stil erbaut wurde, der für eine Provinzstadt charakteristisch ist.