Строительство Крестовоздвиженской церкви с приделом в честь Дмитрия Солунского, финансируемое нерехтским купцом и городским головой Дмитрием Прокофьевичем Симоновым, было завершено в 1788 году, а освящение состоялось в 1793 году. Работы выполняли местные каменщики, однако, вероятно, под руководством известного архитектора С.А. Воротилова, на что указывают архитектурные особенности здания. В частности, колокольня, характерная для Воротилова, включает элементы двух ранее построенных им церквей в Нерехте. Второй ярус и барабан со шпилем напоминают оформление колокольни Преображенской церкви, а колоколообразное завершение яруса звона перекликается с Воскресенской церковью. Интерьеры Крестовоздвиженской и верхней Преображенской церквей также оформлены в едином стиле. Высокая арка условно делит храм на центральную часть и трапезную. Особенностью церкви является вытянутый по оси север-юг световой восьмерик. Первоначальный архитектурный замысел был изменён заказчиком, решившим добавить придел в честь святого Димитрия Солунского. Придел, примыкающий с юга и запада, переместил колокольню в центр здания, из-за чего вход в неё был утрачен. Несмотря на единое барочное оформление фасадов, придел со скруглённым северо-восточным углом и цилиндрическим барабаном с луковичной главкой выглядит несколько чужеродно в общей композиции.

В храме под многочисленными слоями записей частично сохранилась настенная живопись, выполненная маслом в 1810 году художником из посада Большие Соли Алексеем Тимофеевичем Демидовым. В основном объёме на боковых лотках изображены великомученица Варвара и Сергий Радонежский, совершающий панихиду у гроба родителей. На стенах трапезной представлены образы святых Александра Невского и Марии Египетской, а также композиция "Снятие со креста". В своде трапезной изображены четыре сцены из Евангельского цикла: "Воскресение", "Жены Мироносицы у гроба Господня", "Явление Христа Марии Магдалине" и "Уверение апостола Фомы". На устоях арки размещены фигуры Николая Чудотворца и преподобного Пахомия Нерехтского. На своде придела изображены сцены праздников: "Покров", "Преображение", "Рождество Христово" и "Сретение". В алтаре придела на своде изображён Господь Саваоф, а на Горнем месте, Христос Вседержитель. На потолке паперти написан большой образ Саваофа на облачном фоне, окружённый символами евангелистов. Для сюжетных композиций использовались западноевропейские образцы. К сожалению, из-за поздних поновлений от первоначальных росписей почти ничего не осталось. Судя по наиболее сохранившемуся образу великомученицы Варвары, мастер А.Т. Демидов стремился работать в академической манере.