Pierwsza wyraźna wzmianka o nim pochodzi z roku 1557.

9 października 1667 r. wizytował kościoły jutrosińskie archidiakon śremski Józef Wolski. Z zachowanych akt wizytacji wynika, że kościół Św. Krzyża ostatnimi czasy odnowił własnym sumptem burmistrz jutrosiński Jakub Kulawy. Budowla była odmalowana, otoczona płotem, posiadała solidny, sklepiony dach z belkowanym stropem, w prezbiterium rzeźbiony i malowany, w części nawowej zaś prosty. Z tak skromnym wyposażeniem kontrastowało zestawienie cudów i łask, jakie uzyskiwali wierni w tejże świątyni: to miejsce modlitwy przez Chrystusa Pana zostało przyozdobione wieloma łaskami i cudami o czym świadczą napisy znajdujące się wewnątrz. Ołtarz ten posiada cudowny krucyfiks, przy którym stoją dwie figury, Najświętszej Panny i św. Jana, zakupione 2 sierpnia 1651 przez Zygmunta Grabowieckiego.

W takim stanie zewnętrznym kościół na przedmieściach Jutrosina przetrwał do roku 1733, kiedy to za sprawą ówczesnego dziedzica miasta, Hieronima Ponińskiego i jego małżonki, Konstancji z Mycielskich Ponińskiej (1701 – 1759), wystawiono nową świątynię, w innym kształcie, który przetrwał do dziś.

Po pożarze miasta w Wielką Sobotę, 6 kwietnia 1805 r., w którym spłonął kościół farny, plebania i spora część miasta, kościół Św. Krzyża zaczął pełnić funkcję kościoła parafialnego. Ze spalonej świątyni przeniesiono tu bractwa i uroczystości kościelne, a także – uratowane z pożaru – relikwie patronki, św. Katarzyny w srebrnym pacyfikale. Swiątynia filialna stała się zatem kontynuatorką kościoła farnego.

Wraz z przeniesieniem nabożeństw do odbudowanej świątyni św. Elżbiety, kościół Św. Krzyża stał się znowu kościołem filialnym. Powoli gasła też w świadomości wiernych wspaniała ranga tej świątyni, jako miejsca cudownego. Nie wiadomo gdzie i kiedy zniknęły wota.

W czasie okupacji hitlerowskiej kościół Św. Krzyża służył jako magazyn żywności, przechowywano w nim worki z grochem. Wtedy też zasypano podziemia piaskiem, aby wzmocnić konstrukcję budynku. Po wojnie kilka razy przeprowadzano prace remontowe przy tym kościele, mi. in. w latach 80 – tych wymieniono blachę na hełmie i pokrycie szkudłowe. Najpoważniejszy remont zaczął się jednak w 1991 r. Wówczas po kolei rozebrano każdą z naw kościoła, wymieniono kamienno – gliniane fundamenty na betonowe, a konstrukcję w mur pruski zamieniono ścianami murowanymi w całości z cegły (wewnątrz kładziono te z rozbiórki). Na murach umieszczono atrapę belkowania, wykonaną z desek. Przy okazji remontu rozebrano – niestety bezpowrotnie – dwa boczne ołtarze.

Obok kościoła znajduje się cmentarz grzebalny. Dzieli się na dwie części – starszą i nowszą, oddaną do użytku w roku 1853. Dzięki staraniom Towarzystwa Miłośników Ziemi Jutrosińskiej remontowane są zabytkowe grobowce przy kościele.