Основание Крестовоздвиженской церкви связано с размещением на Кузнечной улице города Ставрополя (сейчас это улица Голенева) архиерейского подворья. В 1842 году купец Игнат Волобуев, известный многими делами благотворительности, пожертвовал для архиерейского подворья свой дом. Владыка Иеремия освятил там храм в честь Воздвижения Креста Господня. Через 22 года к дому была пристроена алтарная апсида и два боковых придела.
Южный придел был освящен в честь священномученика Игнатия Богоносца, а северный - в честь преподобного Антония Печерского. В 1870 году временный холщовый иконостас был заменен деревянным с позолотой (по проекту архитектора Прозоровского). Перестроить здание самого храма по проекту архитектора Воскресенского в те годы не удалось.
После постройки в 1889 году нового архиерейского дома при Андреевском храме, на старом подворье стали жить викарные архиереи. С 1901 года при Крестовоздвиженском храме располагались курсы псаломщиков.
В середине 20-х годов этот храм закрывали. В годы войны службы в нем возобновились. Более того: он стал кафедральным собором (именно так именовался в 50-е годы этот небольшой храм в статьях «Журнала Московской Патриархии») Ставропольской и Бакинской епархии.
Здесь же, при храме, в домике старого архиерейского подворья, где в XIX столетии жил святитель Игнатий (Брянчанинов), были «покои» митрополита Антония (Романовского), с именем которого неразрывно связана эта эпоха в истории Крествоздвиженской церкви. В 1946 году ему удалось возродить Ставропольскую Духовную Семинарию. Она тоже располагалась при этом храме.
За 14 лет Семинария выпустила более 100 образованных священнослужителей. Из них трое стали архипастырями Русской Православной Церкви: это митрополит Гедеон (Докукин), архиепископы Антоний (Завгородний) и Гермоген (Орехов). Среди выпускников тех лет - архимандрит Матфей (Мормыль), архимандрит Георгий (Тертышников) и преподаватель Санкт-Петербургской Духовной Академии, доктор богословия протоиерей Иоанн Белевцев. В 1960 году Семинария была закрыта.
После кончины митрополита Антония закрыли и Крестовоздвиженский храм. Церкви он был возвращен в 1990 году.
До 1996 года при этом храме действовало регентское отделение Ставропольской Духовной Семинарии. Сейчас храм, сильно обветшавший после двух (в 1920-х и 1960-х годах) разорений, перестраивается.