В 2004 году инициативная группа православных христиан микрорайона Карасу обратилась к руководству города Алматы с просьбой о выделении земельного участка под строительство православного храма. Просьба была удовлетворена в апреле 2006 года. С сентября 2006 года начались работы по возведению двухэтажного служебного здания размером 12×18 метров и подготовка проекта будущего храма.
В середине 2007 года было завершено строительство административного здания, в котором временно совершались богослужения в специально отведённом и обустроенном помещении площадью 150 кв. м. Также в здании размещались воскресная школа, регентская, библиотека, кухня, трапезная и другие помещения. На Рождество Христово 2008 года была отслужена первая литургия.
В апреле 2008 года состоялось освящение строительной площадки под храм, был разработан котлован, проведены бетонные и монтажные работы. 27 сентября 2008 года, в праздник Воздвижения Креста Господня, был заложен краеугольный камень в основание церкви. 14 августа 2009 года совершено освящение восьми новых колоколов общим весом 960 кг. Построено и оборудовано здание котельной, проведены холодная и горячая вода. 14 августа 2011 года был совершён чин освящения и поставления креста строящейся Крестовоздвиженской церкви.
Храм построен в византийском стиле. Размеры здания составляют 12×24 метра, общая высота храма — 33 метра. Архитектурные особенности включают традиционные элементы православного храмового зодчества.