Крестовоздвиженский собор построен в 1774 году мастером Егором Дубовым. Если присмотреться, то на центральной части храма можно увидеть надпись, свидетельствующую об этом. Расписан известными московскими художниками совместно с местными мастерами. Фрески выполнены во фряжском стиле палехской иконописной традиции.
Вскоре после революционных событий 1917 года храм был закрыт и затем превращен в музей, а его последний настоятель протоиерей Иоанн Рождественский (ныне прославленный в лике святых) арестован и расстрелян. Храм был одним из редких мест, где разрешалось открыто демонстрировать иконы — как образцы «дореволюционного искусства». Благодаря этому внутреннее убранство осталось нетронутым, сохранились даже резные царские врата 16 века — уникальный памятник декоративного храмового искусства.
В 2012 году храм перешел в ведение Кинешемской епархии и получил статус кафедрального собора.