Architektura Cerkiew jest pięciokopułowa, z krytą dachem hełmowym dzwonnicą w północno-zachodnim narożniku, nie posiada podkletu, co nadaje jej masywniejszy wygląd. Chociaż wejście do świątyni zgodnie z tradycją znajduje się od strony zachodniej, to północną elewację budynku, zwróconą w stronę placu targowego, zaprojektowano jako głównąE. Dobrowolska, B. Gniedowski, Jarosławl, Tutajew, Iskusstwo, Moskwa 1971, ss.124–125.. Dla kontrastu elewacja południowa, zwrócona ku miejskim umocnieniom, jest znacznie skromniejsza od pozostałych. Wzorem dla budowniczych świątyni była jarosławska cerkiew św. Jana ChryzostomaE. Dobrowolska, B. Gniedowski, Jarosławl, Tutajew, Iskusstwo, Moskwa 1971, s. 98..
Cerkiew została w 1693 ozdobiona freskami przez grupę 22 artystów, którymi kierowali Ławrientij Siewastjanow, Fiodor Fiodorow i Iwan Dmitrijew. Kompozycje układają się w sześć rzędów. W czterech najwyższych przedstawiono kolejne zdarzenia z życia Jezusa Chrystusa na ziemi, zaś w piątym i szóstym – sceny z legendy o odnalezieniu Krzyża Pańskiego przez cesarza Konstantyna i jego matkę Helenę. Jest to jedyna taka kompozycja w jarosławskich cerkwiach, związana z wezwaniem świątyni. Właśnie ta część fresków przedstawia najwyższą wartość artystyczną. Głównych bohaterów fresków malarze ukazali m.in.