Крестовоздвиженская церковь была построена рядом со Знаменской в XVIII веке. Она была близка к храму Знамения по архитектурному стилю, но при этом лишена профилей и богатого внешнего декора. В 1795 году Крестовоздвиженскую церковь приписали к приходу Знаменской из-за уменьшения народонаселения.
В 1918 году Балахнинский райисполком заключил соглашение о пользовании церковным имуществом с приходской общиной Знаменской и Крестовоздвиженской церквей. Последняя при этом использовалась как зимний храм. Оба культовых сооружения были закрыты в 1926 году, их передали Балахнинскому краеведческому научно-археологическому обществу.
В Крестовоздвиженской церкви в 1927 году открыли Балахнинский районный краеведческий музей, перемещённый в Покровский храм в 1950 году. Тогда же здесь была запущена колбасная мастерская, позже передавшая помещения Балахнинскому молокозаводу. Сейчас Крестовоздвиженская церковь, в отличие от вновь освящённой Знаменской, не действует.
