Монастирська надбрамна дзвіниця 1786 року зведена за проектом архієпископа Никифора Феотокі. За зразок полтавської була покладена «Велика» дзвіниця Києво-Печерської лаври. Висота Хрестовоздвиженської дзвіниці – 47 м. Н.Феотокі, до речі, автор декількох підручників з прикладної математики та фізики, підрахував, якщо на київську дзвіницю, згідно переказів, пішло біля 5 мільйонів цеглин, то полтавська потребувала близько 2,5.
Подібно до київського прототипу полтавська дзвіниця має чотири яруси, кожен з яких прикрашають колони різних типів античного ордеру:
1-й ярус – найбільш масивний, з рустованих стін і колон доричного ордеру;
2-й і 3-й – відповідно колони іонічного та корінфського ордерів;
З поч. XIX ст. на другому ярусі дзвіниці знаходилася чудотворна ікона Скорботної Богоматері "Уповання всіх кінців Землі", яку намалював на стіні чернець Данило Московченко. Віруючі йшли до неї молитися зі своїми душевними і тілесними болями, а після молебну отримували втіху для душі та зцілення від недугів. Слава про чудотворну ікону поширилася далеко за межами Полтавщини. Стінописна ікона Скорботної Богородиці була знищена під час лихоліть ХХ ст. На щастя збереглася її копія - келійний образ єпископа Прилуцького, вікарія Полтавської єпархії Василя Зеленцова, яка нині зберігається в соборі монастиря.
4-й ярус – циліндричний (колись був із годинником, який не зберігся), перекритий параболічним куполом із глухим ліхтарником.
До розорення обителі на дзвіниці було 10 дзвонів. Особливою гордістю був величезний дзвін вагою понад 6.5 т, відлитий 1797 р.
Дзвіниця Полтавського монастиря належить до числа найкращих архітектурних творінь періоду українського бароко.
На третьому ярусі дзвіниці влаштовано оглядовий майданчик, на який можна піднятися по східцях. Звідси відкривається мальовничий краєвид на Полтаву та її околиці.