Мурований Хрестовоздвиженський Собор 1689-1709 рр. Зведення головного храму обителі велося коштом декількох полтавських полковників та двох українських гетьманів Івана Самойловича і Івана Мазепи. Остаточного архітектурного вигляду Собор набув після полтавського періоду Великої Північної війни коштом Василя Кочубея – сина генерального судді Війська Запорізького Василя Леонтійовича Кочубея.
Площа Собору – 366 квадратних метрів, довжина 30 метрів, висота до центральної бані – 28 метрів. Сукупність методів декору, їх розташування відповідають стилю раннього українського бароко.
Хрестовоздвиженський Собор Полтавського монастиря – єдиний на Лівобережній Україні храм, що зберігся до наших днів, який має сім бань циліндричної форми.