Православный храм находится в здании бывшего лютеранско-евангелического храма. Ранее церковь носила имя кирхи Креста (Кройцкирхи) и до окончания Второй мировой войны была лютеранско-евангелической, что и отражено в её сурово внушительном облике. Здание было бы совершенно мрачным, не будь на центральном фасаде мозаики с огромным изображением протестантского креста и орнаментом с бурбонскими лилиями и розами ветров. Сегодня интерьер Крестовоздвиженского собора оформлен целиком в соответствии с православной традицией.
Архитектурный стиль здания в целом можно отнести к позднему модерну, с элементами готики и неоклассицизма. В плане здание храма имеет форму греческого (равноконечного) креста. Здание было трёхнефным. Над западным фасадом возвышаются две равновысокие башни, завершающимися куполами. Башни соединены крытой галереей. Прежде под галереей располагались часы.
Основная архитектурная деталь западного фасада - огромная ниша-портал, поверхность которой украшена панно кадинской майолики с большим крестом. На пересечении перекладин креста была написана фраза «Слово о кресте являет могущество Господа». С восточной стороны к церковному зданию примыкал дом священнослужителя. Для облицовки здания был использован кадинский клинкер - декоративный кирпич.
Одним из элементов внешнего оформления Собора была скульптура пеликана, аллегорически символизировавшая христианскую жертвенность, работы скульптора-анималиста Артура Штайнера. На сегодняшний день скульптура не сохранилась.
Интерьер храма был оформлен в основном берлинским художником Эрхстом Фейем. Витражи храма были созданы по эскизам кёнигсбергского художника Герхарда Айзенблеттера. Другой кёнигсбергский художник Якоб оформил купель для крещения, кубок для причастия и алтарный светильник. Над боковыми нефами церкви располагались балконы.
Довоенное убранство храма не сохранилось. После передачи здания православной общине внутреннее убранство было восстановлено в соответствии с православными канонами. Главная достопримечательность нынешнего храма - уникальный янтарный иконостас.
Краткая историческая справка
Кирха была выстроена в 30-х годах прошлого века по проекту Артура Киктона в стиле модерн с готическими штрихами. Церковной общине Альштадта требовалось место для богослужений в новом островном жилом районе, который в начале века активно развивался. Представляющая собой симметричный в плане греческий крест церковь обладала тремя нефами и двумя высокими башнями с полукруглыми куполами. Портал между ними был роскошно отделан плитками майолики с изображением креста.
Во время Второй мировой войны сгорела одна башня кирхи. Но дальнейшая её эксплуатация в качестве фабричного помещения и бездумные ремонты навредили церкви гораздо больше: фундамент просел, а стены треснули. После этого и до конца 80-х годов здание было заброшено. Восстановлением кирхи занялись в начале 90-х, после передачи православной общине. Благодаря ей здание было отреставрировано, и вплоть до освящения храма Христа Спасителя церковь официально была признана кафедральным собором.
В 1991 году был зарегистрирован Кресто-Воздвиженский приход Смоленско-Калининградской епархии РПЦ. В 1991-1994 годах здание было восстановлено. Верхний, главный, храм Собора был освящен митрополитом Смоленским и Калининградским Кириллом в честь Воздвижения Честнаго и Животворящего Креста Господня в 1994 году, а год спустя был освящен нижний придел - во имя св. благоверного князя Александра Невского.
В январе 2000 года митрополит Смоленский и Калининградский Кирилл освятил расположенный в главном приделе собора уникальный янтарный иконостас. Крестовоздвиженский Собор официально являлся кафедральным собором Калининградско-Смоленской епархии РПЦ, вплоть до освящения Храма Христа Спасителя в Калининграде в 2006 году.
С 1989 года в соборе действует собственный хор, участвующий в богослужениях по субботам, воскресеньям и православным праздникам. Также хор участвует в различных православных фестивалях в России и за рубежом. В 2004-2006 годах хором были записаны пять CD-дисков, один из которых посвящён «Литургии св. Иоанна Златоуста» Константина Шведова.