Первоначально в архиерейской ограде, возведенной в период с 1670 по 1672 годы, имелось несколько ворот, но почти все они сейчас заложены. В конце XVII века вместо шатрового верха над главными Святыми воротами, ведущими к Софийскому собору, была построена небольшая надвратная Воздвиженская церковь, освященная в 1692 году.

Это здание, скромное по архитектуре, имеет традиционную композицию объемов. Небольшой четверик с одной главой возвышается над прямоугольным алтарем и узкой трапезной, сдвинутой к северу. Прямоугольная форма алтаря была характерна для надвратных храмов XVII века.

Воздвиженская церковь была упразднена примерно в то же время, когда строился теплый Воскресенский собор, то есть в 70-х годах XVIII века. После упразднения здесь разместилось Епархиальное Древнехранилище, созданное по инициативе вологодского историка и археолога Н.И. Суворова. В 1896 году древнехранилище было открыто и передано в ведение "Постоянной церковно-археологической комиссии любителей истории и древностей".

Надвратная Воздвиженская церковь сохранилась до наших дней, хотя ее облик был изменен купольным покрытием и вычурной главой XVIII века. По словам Г.К. Лукомского, за экономским корпусом следует надвратная церковь, соединенная с меньшим по значению и высоте зданием. Церковь представляет собой высокий четверик, украшенный пилястрами и покрытый плоским куполом с барочной главкой сложного рисунка. К церкви примыкает выступ с проездной аркой, часть которой заделана. К этому выступу примыкает галерея с маленькими окнами на верхнем этаже и двумя широкими арками внизу, которые также были заделаны. Галерея соединяется с Крестовой церковью, представляющей собой более высокий четверик, украшенный пилястрами и рядом кокошников наверху. Куб перекрыт четырехскатной крышей с главкой и большим куполом. Дальше следует жилой корпус, а снаружи к северной части "архиерейского дворища" примыкает открытая галерея на шести столбах, имеющих квадратное основание внизу и вид колонн наверху. Белые части галереи выделяются на темном фоне стены, особенно в местах, где от крыши падает густая тень. Балясины между колоннами галереи выделяются еще ярче.