Полтавський Хрестовоздвиженський монастир був заснований у 1650 році з ініціативи полтавського полковника Мартина Пушкаря ігуменом Лубенського Мгарського монастиря Калістратом. Крім Мартина Пушкаря, фундаторами монастиря були також козацькі військові старшини Іван Іскра, Іван Крамар та інші мешканці Полтави. Дозвіл і благословіння на будівництво дав митрополит Київський Сильвестр Косов.
    У 1695 році Хрестовоздвиженский монастир було пограбовано та спалено кримськими татарами. Монастирю належало багато сіл, серед яких були Розсошинці, Буланове, Семенівка, Сторожеве, Вільшанка, декілька чернечих скитів. Відбудова монастиря на початку XVIII століття здійснювалася зусиллями полтавського полковника Василя Кочубея - сина страченого в 1708 році Генерального судді Лівобережної України Василя Леонтієвича Кочубея. Новий монастир було вирішено побудувати з каменю. Напередодні Полтавської битви, за наказом короля Швеції Карла XII, штаб-квартира його армії була розміщена в чернечих келіях монастиря, який на той час ще не був побудований.
    Головний Хрестовоздвиженський собор монастиря був закінчений і освячений 11 лютого 1756 року. У соборі було два престоли: головний, на честь воздвиження Хреста Господнього, і боковий, на честь Благовіщення Пресвятої Богородиці. Особливою окрасою собору був чотириярусний різьблений іконостас, виконаний в середині XVIII ст. відомим різьбярем по дереву Сисоєм Шалматовим. Крім соборної церкви, на території монастиря знаходилась одноярусна з одним куполом трапезна церква в ім'я Святої Трійці, побудована в 1750 році. У 1887 році була побудована та освячена церкви в ім'я Симеона Богоприїмця. Храм цей було споруджено коштом іркутського купця Інокентія Котельникова у пам'ять про сина Семена, що вмер у Полтаві і був похований на монастирському цвинтарі. До західної сторони храму була прибудована пекарня і келія завідуючого трапезою ченця. У 1775 році імператриця Катерина II наказала всім архієпископам Слов'янсько-Херсонської єпархії жити в Полтаві, у Хрестовоздвиженському монастирі. Серед них найбільш відомим був архієпископ Амвросій (Антоній Серебренніков). Його праці з питань християнства, проповіді і виступи на теологічну тематику друкувалися в різних єпархіальних відомостях і журналі "Північна бджола". Архієпископ Амвросій був похований у монастирі, тіло його залишалось нетлінним.
    Дзвіницю Хрестовоздвиженського монастиря було побудовано в 1786 році за архієпископа Слов'янсько-Херсонського Нікіфорі Феотокі. Вона мала висоту близько 45 метрів. Своїм величним виглядом вона нагадує дзвіницю Києво-Печерської лаври. У середньому ярусі дзвіниці було улаштовано престол на честь Печерської ікони Божої Матері. Найбільший з її дзвонів був відлитий у 1797 році і важив 400 пудів. На дзвоні був напис: "Божиею помощью при державе Благочестивейшия Екатерины Второй, благословением преосвященного Гавриила, митрополита Екатеринославского и Херсониса-Таврического, сей колокол вылит в Полтавский Хрестовоздвиженський монастырь коштом того же монастыря 1797 года июля 15 дня". Особливу зацікавленість істориків викликає дерев'яний будинок настоятеля монастиря, побудований на кам'яному фундаменті у 1855 році зусиллями митрополита Феофіла Красноуглова . У будинку було сім кімнат, і розташовувався він приблизно в 20 метрах від соборного храму. До цього будинку був прибудований велика літня зала з вісьма вікнами, що мала розмір близько 22 метрів у довжину і 18 метрів у ширину, з великим і просторим балконом, з якого відкривався чудовий краєвид на передмістя Полтави. Замість шпалер на стінах зали були розташовані картини, виконані на біблійні теми на полотнах, або на дерев'яних дошках. Над вхідними дверима зали знаходилася картина, з зображенням Воскресенського храму в Єрусалимі. Під час перебудови цього будинку в 1854 році будівельники мали намір знести залу, однак на вимогу тодішнього Малоросійського генерал-губернатора С.А.Кокошкіна вона була відновлена у первісному вигляді. У 1892р. усі картини за старістю були знищені, а сама зала була перебудована під різницю. Кам'яна огорожа монастиря була споруджена впродовж 1881-1887 років. З південно-східної сторони монастиря стояв невеликий одноповерховий будинок з 8 братськими келіями і відділенням для лікарні, також побудований іркутським купцем Інокентієм Котельниковим. Ще декілька будинків монастиря були побудовані на приватні пожертви.
    З 1650 р. по 1652 р. монастирем керував намісник. З 1652р. по 1775 р. монастирем керували ігумени, а після 1775 р. і по 1798 р. - єпископи Слов'янські і Херсонські. Після відновлення Переяславской єпархії і до 1884 року монастирем керували архімандрити. Указом Священного Синоду в 1803 році їм були передані особливі повноваження, запозичені з архієрейського чину: використання під час служби довгих спеціальних свіч - дикирія і трикирія. Хрестовоздвиженському монастирю було доручено відати улаштованими на полі Полтавської битви Братською могилою російських воїнів і Сампсонієвской церквою. Всі настоятелі Хрестовоздвиженського монастиря були зобов'язані носити на своїх мантіях зображення святого Георгія Переможця і преподобного Сампсонія Мандрівноприїмця.
    Головною реліквією монастиря була чудотворна ікона Божої Матері, яка була написана в 1821 році на стіні середнього ярусу дзвіниці ченцем Данилом Московченко. До святого образу приходило багато хворих, для яких служились молебні з водоосвяченням. Відомо також, що нетлінні мощі архієпископів Амвросія Серебренникова і Панаса Вольховського, що знаходилися в монастирі, подавали благодатне зцілення усім, хто з вірою просив по допомогу.
    У буремні 1918-1921рр., коли влада в місті більше десяти разів переходила з рук у руки, монастир не раз ставав об'єктом для бандитських нападів та пограбувань. З перших років Радянської влади, відповідно до численних декретів, проводилося вилучення золотого і срібного церковного начиння, нищення угідь. За період з 1917 по 1919 рік було практично повністю вирубано монастирський дубовий ліс. Під час німецької окупації Полтави влітку 1918 року при монастирі була відкрита невелика амбулаторна лікарня. Після остаточного приходу більшовиків до влади, у 1923 році монастир було закрито. У приміщеннях монастиря влаштували клуб селища залізничників і губернський архівний склад. З 1933 року і до кінця 30-х років у монастирі розміщалася дитяча трудова колонія для сиріт і безпритульних. Наприкінці 30-х років колишні келії монастиря були передані Полтавському державному педагогічному інституту, в них містилися гуртожиток, їдальня і помешкання для викладачів. Під час німецької окупації 1942 - 1943р. община черниць одержала дозвіл відкрити в уцілілих приміщеннях жіночий монастир. Після війни монастир почав поступово відбудовуватися за рахунок церкви і приватних пожертвувань.
    У листопаді 1958 року Полтавський облвиконком прийняв рішення про ліквідацію Полтавського Хрестовоздвиженського монастиря і передачу його приміщень Полтавському державному педагогічному інституту. 8 липня 1960 року основне майно монастиря було вивезено до Лебединського Миколаївського монастиря (Черкаська область), а 48 черниць розміщено по будинках престарілих або передано їх родичам. Згідно з рішенням місцевої влади, з усіх монастирських церков та приміщень були зняті хрести. У 80-і роки був остаточно знищений монастирський цвинтар, де було поховано багато видатних полтавців. Після проголошення незалежності України в 1991 році Хрестовоздвиженський монастир відновив свою діяльність.