Крестовоздвиженский храм - это ценный архитектурный памятник. Он был возведён в 1762-1774 годах в строгих формах древнерусского зодчества XVII века мастером Егором Дубовым (об этом свидетельствует надпись на западном фасаде храма). Роспись стен была закончена к 1807 году.
Храм состоит из четырёх приделов. Главный из них - самый обширный, высокий и светлый, с большими окнами. К нему пристроено два боковых придела. Четвёртый придел верхний. Колокольня соединяется с храмом папертью. Наружные стены храма светлые, гладкие, побелённые, украшены скромным орнаментом из кирпича. На восточной стороне главного придела расположена фреска. Колокольня в основании имеет один над другим два четверика, на которые возведён стройный, высокий восьмерик с шатровым завершением. По традиции XVII века колокольня украшена многоцветными изразцами. Внутри храм по контрасту с белизной наружных стен, поражает красочностью декоративного убранства.
Внутренние поверхности стен основного объёма храма покрыты фресковой живописью, выполненной палехскими мастерами под руководством братьев Сапожниковых, владельцев иконописной мастерской в Москве. В многочисленных композициях, взятых с гравюр иллюстрированной библии Вейгеля, здесь представлена библейская история. В вершине четырёхлоткового сомкнутого свода изображён традиционный Саваоф в сонме ангелов. Ниже показано сотрворение Земли, растительного и животного мира, человека. Все картины выполнены в голубых тонах безоблачного неба.
Следующий ярус посвящён сценам грехопадения людей и изгнания их из рая. Мрачным краскам этой композиции вторит расположенная рядом апокалиптическая сцена мучений грешников в день страшного суда. Ниже изображены вселенские соборы, на которых высшие духовные лица утверждают каноны христианской веры. Прямо перед входом изображены сцены из жизни Христа.
Оформление интерьеров венчают иконостасы: два небольших двухярусных в приделах и пышно украшенный четырёхярусный в храме. Большой иконостас, резанный из дерева и позолоченный, приставлен к стене, отделяющей летнюю церковь от алтаря. Он выполнен в стиле русского барокко середины XVIII века с декоративными элементами рококо. Иконы верхних рядов были написаны в XVIII веке, но во второй половине XIX все были записаны и переписаны. Иконы нижнего ряда остались в первозданном виде и являются великолепными образцами палехских писем XVIII века.
Иконостасы южного и северного приделов являются более поздними. В иконостасе южного предела большую ценность представляют резные царские ворота XVI века. По преданию их привезли из Углича. Иконостас верхнего придела выполнен в стиле классицизма первой половины XIX века. В храме много икон, относящихся к разным периодам древнерусской истории. Самая древняя из них, новгородская икона Николая Чудотворца с житием, написана в XIV веке.
Во второй половине XIX века первоначальная живопись была записана масляными красками. В 1907 году были выполнены реставрационные работы, которые вернули фрескам первоначальный вид. С 1936 года храм является филиалом Государственного музея палехского искусства. В 1958 году живопись алтаря была очищена от поверхностных загрязнений, восстановлены мелкие утраты.
