La fachada de esta iglesia es una muestra del neoclásico abarrotado. Un gran arco muy ornamentado con molduras horizontales y una cadena de eslabones entelazados, cobija la fachada; dos columnas jónicas flanquean la puerta, que se forma con un arco de medio punto, y sostiene un friso vigorosamente moldurado. La ventana del coro es más sencilla, salvo escrupulosamente rizada; a los lados los tipicos roleos barrocos terminados en caracol. Al final del arco el escudo de la orden del Santo Sepulcro y un nicho con una pequeña escultura de San Francisco. Las torres son de dos cuerpos, de planta cuadrada los primeros y circulares los segundos, rematada por cupulines y linternilla. El interior está pintado de blanco en el fondo y dorado en la ornamentación, casi tan recargada como en los Remedios. En el altar mayor se encuentra la "Virgen de la Soledad". En el cuerpo de la iglesia hay cuatro lienzos del siglo XVII: "Cristo atado a la columna"; "San Pedro arrepentido" una "Virgen de la Luz" y una "Virgen de Guadalupe". Bajo el coro dos óleos circulares: "La Anunciación" y "Los Desposorios" y una pintura apaisada, de factura barbara, que representa la entrada de Cristo a Jerusalen.

Fundada por los franciscanos de Cholula en el siglo XVIII para recordar la devoción a la cruz y al sepulcro de Cristo, y para que sirviese, a la vez, al manejo y distribución de las antaño famosas "Bulas de la Santa Cruzada", que pretendían mantener el sueño medieval de rescatar la tumba del Redentor de manos de los infieles. Debido a esto lleva la gran cruz de dobles brazos, llamada de Jerusalén, en el muro derecho de la portada; imponente cruz de piedra ante la cual oraban los cholultecas y depositaban limosnas. Según una leyenda, un veterano de la Revolución de Independencia, Juan Rosete, vivía en su casa y huerta donde hoy está la iglesia. A su muerte, en 1833, dejó varios hijos, entre ellos un fraile menor, fray Francisco Rosete, el cual, una noche, "vio el alma de su padre" que le decía que en la octava solera del techo de la recamara había un pergamino. Lo encontró el fraile y vio que era un plano de la huerta con indicaciones de un tesoro para que con el se construyera la iglesia. Los hermanos Antonio y Leandro Tello, maestros albañiles de la obra, la terminaron en 1840. El órgano fue realizado por Mariano Martínez y las campanas por José Tejeda. Fue consagrada el 1° de Agosto de 1850

La fiesta de este templo es el 3 de mayo, día de la Exaltación de la Santa Cruz