Ubrzo nakon svojeg dolaska u Osijek franjevci su pokraj Sulejman-hanove džamije podigli prvu crkvu. Ona je bila razmjerno mala i izgrađena od starog drveta. Vjerojatno je uz glavni imala i dva manja pokrajnja oltara: sv. Antuna, a početkom 18. stoljeća radi kipa Judske Gospe i oltar Bl. Djevice Marije. Kako je ova crkva ubrzo postala premalena za sve veći broj štovatelja svetog Antuna Franjevci su zamolili cara Leopolda I. da im dodijeli zemljište na kojemu je džamija i ono pokraj džamije, da mogu na njemu podići veću, prikladnu crkvu.

Nakon primljenog rješenja da im se zatraženo odobrava prvi službeni osječki gvardijan o. Antun iz Osijeka započinje graditi samostansku crkvu. Temeljni kamen je blagoslovio Đuro Patačić, bosanski biskup a to je bilo 1709. godine. Nešto pobliže o toku izgradnje samostanske crkve nije zapisano jer se tada još nije vodila samostanska Spomenica. Iz samostanskog arhiva po sačuvanoj ispravi znamo da je samostanska crkva sagrađena i uređena do 1732. jer je na nedjelju 22. po Duhovima samostansku crkvu svetog Križa u Osijeku svečano posvetio Sigismund Berenny, pomoćni biskup nadbiskupa Ostrogonskog. Tom zgodom je posvetio veliki oltar i još ova 4 oltara: 1. U čast Bezgrešne Djevice; 2. Na čast svete Ane; 3. Na čast svetog Antuna i 4. Na čast svete Katarine. Posveta je obavljena 11. studenog 1732.

Ova dva događaja obilježena su postavljanjem mramorne ploče 3. kolovoza 1737. iznad ulaznih vrata crkvene fasade zlatnim urezanim slovima. Crkva se gradila 24 godine jer su je gradili Franjevci uz pomoć građana vjernika, štovatelja Judske Gospe i svetoga Antuna Padovanskog, od kojih su neki pobožni osječki meštri iz želje da se u toj crkvi u času smrti sahrane, malo širokogrudnije odvezali svoje kese. Sve su svoje dobročinitelje Franjevci postojano spominjali u svojim molitvama.

Tijekom 18. stoljeća provedene su izmjene u crkvi svetog Križa. Glavni oltar koji je načinjen 1726. godine u Beču, izvorno je bio smješten u središtu svetišta, jer je iza njega bio kor. U obnovi 1752. pomaknut je k zidu da bi bilo više mjesta, a u preuređeni oltar je, u bogato ukrašenu vitrinu, smješten čudotvorni Gospin kip, koji se do tada nalazio na pokrajnjem oltaru Majke Božje. Godine 1770. je glavni oltar ponovno odmaknut od pozadinske stijene kako je to i danas. Koliko je poznato crkva je obnavljana i 1917. godine.

Samostanska crkva sv. Križa građena je po ustaljenom običaju baroka ali vrlo jednostavno, u smjeru istok – zapad. Svetište je na istoku, a glavni ulaz na zapadu. Crkva ima i pokrajinski ulaz na južnoj strani. Duga je nešto više od 30 m, a široka 13 m. Prednji dio svetišta i toranj s lijeve strane vjerojatno su ostaci stare crkve. Pročelje crkve podijeljeno je na dva dijela i dugo 17, 40 m kao jednostavna ploha s profiliranim vijencem. Crkva je izvana nedavno renovirana.

Na ulazu s lijeve strane je kapelica Lurdske Gospe. Pročelje ima na visini od 4 m dvije obostrane niše u kojima su kipovi sv. Franje Asiškog i sv. Roka, zaštitnika od kuge i zaštitnika trećoredaca. Gornji dio pročelja ima tipični piramidalni barokni završetak. S lijeve strane svetišta je toranj visok oko 38 m s četiri zvona, vjerojatno podignut na temeljima turskog minareta. Na vrhu crkve kao i na vrhu tornja je biskupijski križ zahvaljujući nadbiskupu Summi čija se bista i epitaf nalaze u crkvi.

Svetište je prostrano (10 m x 10 m), a izvorno je imalo sakristiju gdje je danas jedna od kripti za pokapanje. Završava trostranično s po jednim prozorom na sjevernoj i na južnoj strani. U svetištu se nalaze dvije velike slike: Sv. Mihaela arkanđela i Triju Kraljeva bez Malog Isusa. Lađa crkve, prostor namijenjen vjernicima, nadsvođena je oslikanim ravnim stropom na kojem je prikazano kako Isus: prima Križ, susreće svoju Majku, kako ga skidaju s križa i kako mu Veronika pruža rubac. U lađi se nalazi 6 pobočnih oltara. Tri su na sjevernom zidu: oltar sv. Franje, sv. Josipa i sv. Katarine, a tri oltara na južnom zidu: sv. Ivana Nepomuka, sv. Antuna i sv. Ane. Na južnom zidu je, gotovo neprimjetljiva, drvena propovjedaonica na koju se dolazi hodnikom iza crkve koji vodi na kor crkve. Uz južni zid postavljena je drvena ispovjedaonica izrađena u 19. stoljeću u klasicističkom slogu. Na koru su orgulje sa 10 registara. Prve je Antun Römer postavio 1762. godine. Zamijenjene su 1908. novim, Hefererovim, orguljama. Obnovljene su i kolaudirane 2002. godine. Kor je ukrašen baroknom ogradom. U crkvi je nekoliko vitraja (oslikanih prozora), i to: na koru – veliki, srednji sa sv. Cecilijom, desni s anđelima koji pjevaju i lijevi vitraj s anđelima koji sviraju; rozete su iznad oltara; Križ u ornamentici na sjevernom zidu; tri sveca na južnom zidu iznad pokrajnjeg ulaza u crkvu; i u svetištu vitraj sa sv. Franjom i sv. Klarom. I u kapeli Lurdske Gospe se nalaze vitraji, i to: na istočnoj strani sv. Elizabeta, a na zapadnoj sv. Alojzije. U opisu crkve sv. Križa spomenuti je vrijedno i liturgijsko posuđe (kaleži, pokaznica, moćnici, ciborij, kadionica, lađice, te biskupski štap iz ostavštine skopskog nadbiskupa Summe).