В 1866 году ко дню освящения храма, Иерусалимский Патриарх Кирилл пожертвовал Крестовоздвиженскому собору напрестольный деревянный крест с частицей Животворящего Креста Господня. Церковную утварь, шитую золотом плащаницу, облачения и хоругви, изготовленные в Москве, подарил храму купец А. М. Полежаев, староста храма. Императрица Мария Александровна преподнесла напрестольный золоченый крест. Великая княгиня Екатерина Михайловна – Евангелие в окладе, семисвечник, потир и дискос из серебра. Княжеская чета Голициных подарила собору мраморные киоты для икон.
В особом ковчеге в северной части собора, хранятся следующие святыни:
- икона с частицей мощей Великомученника и Целителя Пантелеимона
- медальон с частицей мощей Святителя Николая Чудотворца
- икона Преподобного Серафима Саровского с фрагментом его белого облачения, вставленном в серебряную звезду
- частица Животворящего Креста Господня
На отдельном аналое покоится массивная икона Всех Святых в резной деревянной раме, подаренная князем Н.Б.Юсуповым нашему храму в память о покойной княжне Т.Н.Юсуповой в 1888 году.
Наш храм украшен многочисленными иконами, многие из которых представляют большую ценность:
- иконы Спасителя и Богородицы (на аналоях перед Царскими Вратами),
- икона Тихвинской Божией Матери в богатом окладе с разноцветными блестками (начало XVII в.),
- икона Божией Матери с житием и текстом начала Акафиста Пресвятой Богородице (XVIII в.),
- икона Спаса Нерукотворного в серебряной ризе (XVI в.)
- два образа Спаса Нерукотворного в золоченых окладах (XIX в.)
- икона Владимирской Богоматери в ризе, украшенной жемчугом (XVII в.),
- список XVII века новгородского образа Пресвятой Богородицы «Знамение» в серебряном окладе,
- икона Успения Пресвятой Богородицы в золоченой серебряной ризе, содержащей фрагмент Животворящего Креста Господня, превезенного со Святой Земли (XVII в.),
- икона Богородицы «Троеручницы» в золоченом окладе (XVII в.),
- икона Святителя Николая Чудотворца в ризе из позолоченного серебра (XVIII в.)
- икона Святителя Николая Чудотворца (XVI в.)
- икона святого Георгия Победоносца в серебряной ризе (XIX в.)
- икона Знамения Пресвятой Богородицы в серебряной ризе (XVIII в.)
- икона Иверской Божией Матери (XIX в.)
- икона святой Татьяны (XIX в.)
- икона Покрова Пресвятой Богородицы с золотой вышивкой (XIX в.)
- икона Богородицы всех скорбящих радости (XIX в.)
- икона святого Великого кн.Владимира и святой Ксении в монашеской рясе (XIX в.)
Тихвинская Богоматерь 
Святитель Николай Чудотворец
В 2021 году в соборе были установлены специальные прозрачные щиты, позволяющие разместить ряд старинных иконы, не повредив декоративную роспись стен.
В северной части храма, над дверью, ведущей в исповедальню, изображён святой Александр Невский, а с южной стороны — преподобный Сергий Радонежский (XIXв.)
На фреске центрального свода изображен на золотом фоне окруженный серафимами Господь Вседержитель, сложивший пальцы правой руки для благословения, а в левой руке держащий земной шар. На четырех углах парусов свода находятся изображениячетырех евангелистов, сопровождаемые их символами из видения пророка Иезекииля: орлом, быком, львом и ангелом. Образы Спасителя, серафимов и евангелистов принадлежат кисти профессора Джакомо Донати из Лугано.
В алтаре на центральной фреске изображен Христос во славе, а на своде аспиды — Бог Отец и Бог Дух Святой кисти Джакомо Донати. На левой и правой стенах центральной аспиды находятся фрески на холсте работы А.Лаврентьева, на которых изображены Богородица и Иоанн Креститель.
Две самые большие иконы иконостаса, по правую и левую сторону Царских врат, изображающие Христа и Богородицу, принадлжат кисти Николая Андреевича Кошелева, известного художника, члена Императорской Ахадемии Художеств в Санкт-Петербурге. Он же является автором двух образов: «Воздвижение Креста Господня» и «Свв. Кирилл и Мефодий», помещенных в мраморные киоты у колонн.
Изображения на Царских вратах и диаконских дверях из кипарисового дерева, покрытых резьбой и позолотой (работы Дюфо) принадлежат кисти итальянца Луиджи Рубио — св.Елена, держащая св.Крест, св.Первомученик дьякон Стефан, икона Благовещения.
Перед солеей, в киотах из белого мрамора с богатой скульптурной обработкой хранятся две иконы, привезенные со святой горы Афон: икона Богородицы Скоропослушницы и икона Великомученика и Целителя Пантелеимона.
Образ иконы Божией Матери Скоропослушница относится к типу Одигитрии. Младенец, сидящий на левой руке Богоматери, благословляет правой рукой, а в левой держит свиток. Для иконы характерна обращённость правой пяточки Богомладенца к молящимся. Позднее Богоматерь на иконе подобного типа стали писать в короне.
Чудотворный образ был написана в X—XI веках, по монастырскому преданию, во время жизни настоятеля обители преподобного Неофита. Икона находится в Дохиарском монастыре на горе Афон.
Список с чудотворного образа был пожертвован игуменом афонского Андреевского скита женевскому кафедральному собору.
Перед иконой каждую неделю служится молебен с Афистом Божьей Матери. Празднование — 22 ноября по новому стилю.
Великомученик Пантелеимон почитается в Православной Церкви как святой — покровитель воинов. Эта сторона почитания раскрывает его первое имя Пантолеон, что значит «лев во всем». Второе имя, данное при Крещении, — Пантелеимон, то есть «всемилостивый», раскрывается из почитания великомученика как целителя. У западных христиан он считается покровителем врачей.
Святые мощи великомученика Пантелеимона частичками разошлись по всему христианскому миру: честная глава его находится ныне в Русском Афонском монастыре во имя великомученика Пантелеимона, где день его памяти является храмовым праздником.
Икона, хранящаяся в нашем храме — драгоценный подарок игумена Русской обители на Афоне. Празднование — 8 августа по новому стилю.
