祭坛上的十字架是佛罗伦萨最早的画家契马布埃制作的耶稣受难像。它与常见十字架的不同之处在于，画家在十字形木架的表面贴了一层布料，再于其上绘制了耶稣受难图。耶稣手臂两端的突出部位，是门徒约翰和母亲马利亚哭泣的半身像。 

1966年11月，泛滥的阿诺洪水冲进教堂，将这幅十三世纪的珍贵的文物浸泡了好几个小时，夹着泥沙的浪子冲掉了画上的多处色彩，余下的颜料也都斑驳脱落。十字架从水中捞出后晾晒了整整一个月，才把画布从十字架上分开。棘手的修复工作就此拉开帷幕。

教堂内部装饰有诸多文艺复兴时期艺术大师的精美画作，光是圣母与圣徒的多联祭坛画屏，就好几幅，包括乔托的后期作品《圣母加冕》。

圣十字教堂最显著的特征是拥有16个小礼拜堂。它们由不同赞助者出资修建，大小不一，风格迥异。里努契尼礼拜堂保存有完整的天花板壁画，其鲜明的色调让你不敢相信这是七百年前的作品。帕齐礼拜堂门廊的穹顶，用陶和黏土倒模上色，做出光艳照人的漆釉，被认为是十五世纪的超前先锋艺术和伟大装饰发明。意大利十五世纪最杰出的雕塑家多纳泰罗的《圣母领报》金色壁龛，生机盎然，庄重从容。巴隆伽里礼拜堂的壁画《十字架之树》，是乔托的得意门生加迪最好的作品。

庭院内宁静的回廊是弗朗西斯科修会的核心。这个隐藏的空间由连环交叉拱顶和六梭石柱构成，弧度优美，简单朴素。庭院旁的修道院餐厅现在已开辟成博物馆，展示佛罗伦萨不同时期的美丽湿壁画。

1966年冬天的那场洪水淹没了圣十字教堂的大部分建筑，损毁的艺术品不仅是祭坛上的十字架，艰苦卓绝的修复工作五十多年来从未停止。

这座教堂对佛罗伦萨人而言，就跟先贤祠于巴黎人，威斯敏斯于伦敦人一样，既是一个礼拜场所，也是一座重量级的名人墓地。伽利略、但丁、米开朗基罗、马基维利亚、罗西尼等，近三百位广受尊敬的伟人长眠于此。