Споруду розташовано неподалік Сумського національного аграрного університету. Зводили собор близько 60 працівників. Місце, призначене для майбутнього храму, освятив Преосвященніший Іов, єпископ Сумський і Охтирський. Будівництво розпочалося 7 червня 2003 року за ініціативи народного депутата, професора і організатора благодійного фонду "Розвиток науки, освіти, духовності" Олександра Царенка і було закінчено до першого вересня. 27 червня 2003 року, в день Воздвиження Животворного хреста Господнього, собор було освячено. Божественну Літургію та обряд освячення здійснювали Преосвященніший Іов, єпископ Конотопський і Глухівський разом із духовенством Сумської єпархії. Дзвіниця церкви має вісім дзвонів. Висота церкви – понад 27 метрів. Щоб дістатися до храму, треба доїхати до Сумського аграрного університету, розташованого по вулиці Кондратьєва.