В 1710-х годах представители ямщиков, селившихся тогда в Петербурге вдоль нынешнего Лиговского проспекта, во главе с неким Василием Федотовым и Петром Кусовым, обратились к архимандриту Феодосию (Яновскому), отвечавшему за храмостроительство в новой российской столице, с просьбой возвести церковь. В 1718 году здесь, при местном кладбище, вырос деревянный храм в честь Рождества Иоанна Предтечи. Через пять лет к нему пристроили звонницу, подняв на неё четыре колокола — их доставили с царского пушечного двора, куда из разных монастырей и храмов свозили колокола для переплавки на пушки. Прошло десять лет, и Предтеченская церковь сгорела. На её месте «понеминуемой нужде» поставили купленнный на охтинских заводах старый деревянный храм, снабдив его новым приделом во имя святителя Николая Чудотворца. Однако вскоре в Синод посыпались сообщения о том, что церковь «от сущей ветхости кровлею весьма течет насквозь и стенами ветха, и служение Святых Литургий совершается весьма с немалым опасением». Новую церковь (холодную), на сей раз с двумя приделами, решили строить в камне и освятить во имя Воздвижения Честнаго и Животворящего Креста Господня, поскольку храмов с таким посвящением в городе тогда не имелось. За строительтвом наблюдал (возможно, принимая в нём самое непосредственное участие) архитектор И. Шумахер. Приделы посвящались Иоанну Предтече и святителю Николаю Чудотворцу.
Строительство пришлось весьма кстати, поскольку приход стремительно разрастался, вокруг ямской слободы теперь селились представители и других профессий. В том числе военные — казаки. Старую же церковь, пришедшую в полную негодность, позже заменили тёплой каменной в честь Тихвинской иконы Божией Матери — средства на её устроение выделил петербургский купец Иван Ильин. К слову, Тихвинский храм в плане был очень похож на старый Крестовоздвиженский, 1748 года, — прямоугольный, одноглавый, с пилястрами и крестовыми сводами. На месте кладбища разбили садик, названный в память о некогда стоявшей здесь церкви Предтеченским. От прежних захоронений сохранилась лишь одна могила — придворного портного. В начале ХIХ века при Крестовоздвиженском храме возводят колокольню. Автором проекта выступил известный архитектор-«классицист» А.И. Постников. Это была постройка высотой почти 60 метров, соединённая колоннадами с двумя часовнями. В нишах колокольни стояли скульптуры апостолов Петра и Павла. Верхнюю и нижнюю её части тоже украшали изображения апостолов.
Со временем и Крестовоздвиженская, и Тихвинская церкви потребовали серьёзного ремонта. Подсчитав, «чего бы стоило исправление обеих церквей», прихожане пришли к выводу, что проще выстроить одну новую церковь, чем ремонтировать две старые. Однако опять возникли затруднения. Инициативная группа обратилась за помощью к архитектору В. Моргану, который и спроектировал по их запросу храм, похожий на Исаакиевский собор, — как указывалось в документах, «в греческом вкусе, согласно со стилем существовавшей колокольни, с целью поместить в оной 2500 богомольцев». Но приходу предполагаемые затраты оказались не по плечу. Впрочем, строительные работы всё-таки начались, не взирая на финансовые трудности.
Первым делом приступили к существенному расширению, с помощи пристройки, Тихвинской церкви. Устроение пристройки оказалось делом небыстрым, лишь в 1844 году в неё переместили приделы Крестовоздвиженского храма, который предполагалось снести. Но тут возник новый поворот сюжета — причт воспротивился запланированному сносу. Возникла идея вовсе не разбирать Крестовоздвиженский храм, а сохранить его, кардинально перестроив. Аргумент — проект Моргана всё равно «неподъёмен» для прихода. Пригласили архитектора Е.И. Диммерта. Тот после обследования храма подтвердил, что его основные несущие конструкции вполне прочны и простоят ещё долго. В 1848 году Диммерт приступил к перестройке Крестовоздвиженской церкви. Работы производились стремительно. В 1851 году мастера уже вовсю занимались внутренней отделкой церкви. 2 декабря 1851 года митрполит Новгородский и Санкт-Петербургский Никанор (Клементьевский) совершил освящение Крестовоздвиженского собора. Через полгода богослужения стали проводить и в приделах собора — Рождества Иоанна Предтечи и святителя Николая Чудотворца. В них решили оставить старые иконостасы, а новые иконы поручили выполнить иконописцу Короткову; все лепные украшения — творения мастера Т. Дылева.
Приход Крестовоздвиженского храма до революции был известен своей благотворительной деятельностью. Первую богадельню при храме распорядился открыть ещё Пётр I. К началу ХХ века традиции приумножились — здесь ухаживали за старыми и больными, щедро помогали бедным… К концу ХVIII века старую, «петровскую» богадельню за ветхостью разобрали, а около храмовой часовни построили богадельный домик. В 1875 году при «Крестовоздвиженской церкви, что в Ямской», создали Общество вспомоществования приходским бедным. При храме, помимо прочего, действовали детский приют, церковно-приходская школа, воскресная школа для взрослых и столовая для бедняков. Заботились и о священниках — для заштатного и сиротствующего духовенства по проекту Николая Никитича Никонова построили Александро-Мариинский дом призрения.
В 1872 году в подколоколенном помещении при Крестовоздвиженском соборе решено было устроить храм во имя святых равноапостольных Кирилла и Мефодия. Деньги на необходимые материалы и работы выделил староста собора купец Иван Шигалев. О самом же строительстве есть такие строки в статье протоирея Иоанна Яхонтова, настоятеля Крестовоздвиженской церкви в 1843-1854 годах: «Ближе к Лиговскому каналу возвышается громадная стройная прекрасная колокольня, построенная в 1812 году по плану профессора архитектуры Постникова. Колокольня эта стоит на широком, массивном четвероугольнике, бока которого далеко шире самой колокольни. В одном из этих боков устроены две комнаты для сторожей, впрочем, почти никогда не занимаемые ими, по другую сторону находится довольно обширное и высокое помещение, до сих пор служившее для склада ненужных, или по временам только бывающих нужными, церковных громоздких вещей…»
В ограде храмового комплекса Крестовоздвиженского собора находились две часовни. Кроме них, к соборному храму были приписаны ампирная часовня на Лиговке и ещё одна, в паре вёрст от железной дороги. Первую построили в 1894 году, а вторую — двумя годами позже. Они возведены в честь двух знаменательных событий — спасения цесаревича великого князя Николая Александровича во время нападения на него религиозного фанатика в японском городе Отсу и чудесного спасения Александра III и всей царской семьи при крушении императорского поезда у станции Борки. К обеим часовням совершались крестные ходы. По четвергам, перед праздником Троицы, рядом с теми часовнями, что находились в ограде церкви, устраивались народные гуляния. Современники утверждали, что не раз оказывалась замеченной здесь, среди всеобщего веселья, сама императрица Екатерина II.
По сравнению со многими другими храмами можно сказать, что Крестовоздвиженский казачий собор в советскую эпоху функционировал долго. Если Тихвинскую церковь закрыли в 1932 году (в ней организовали школу, а потом мастерские радиотехнического техникума), то в Крестовоздвиженском соборе службы продолжались до 1938 года. Но и до него дошёл черёд — после закрытия храма его переоборудовали под фильмохранилище. Таким образом, благодаря инициативе объединения «Союзкинопрокат», «наказ депутатов Ленсовета» не был выполнен. Депутаты, решавшие судьбу бывшего собора, предлагали на выбор: превратить его в дом культуры, в детский сад или «ещё лучше» снести, а на его месте разбить детскую площадку.
Годы войны поспособствовали разрушению храмового комплекса. В храмы попадали снаряды, а в помещениях церкви складывали тела умерших ленинградцев. В результате, когда во второй половине 1940-х годов заговорили о возможности возобновления в Крестовоздвиженском храме богослужебной жизни, протоиерей Николай Ломакин, обследовавший церковные помещения, пришёл к выводу, что для этого потребуется провести капитальный ремонт, стоимость которого превышала десять миллионов рублей. Разумеется, в послевоенные годы это было совершенно нереально.
В 1990-е годы фактически руинированный храм решили возвратить верующим. Приход, состоящий главным образом из петербургского казачества, энергично взялся за восстановление церквей: новый титановый крест на колокольне появился уже спустя три недели после того, как казаки пришли в родной собор. В 1993 году возобновились богослужения в Тихвинском храме — несмотря на страшные раны, нанесённые ему в годы атеистической вакханалии: предыдущие «хозяева» заасфальтировали пол, дабы он выдерживал вес тяжёлых станков, алтарь переоборудовали под раздевалку, а притвор — под баню.
В 2002, 2013 и 2014 годах у алтарной стены Крестовоздвиженского храма были установлены бронзовые бюсты: императора-мученика Николая II, цесаревича Алексея Николаевича и святой царицы-мученицы Александры Фёдоровны. Крестовоздвиженская церковь получила статус собора в 2000 году. При соборе действует Крестовоздвиженское казачье братство и Сестричество в честь Тихвинской иконы Божией Матери.
Из журнала «Православные Храмы. Путешествие по Святым местам». Выпуск №117, 2014 г.