Jedná se o trojlodní baziliku s nezvykle dlouhým presbytářem (tvoří bezmála 1/2 délky kostela). Nad celou severní lodí nalézáme empory z 1. poloviny 16. století, v hlavní lodi potom literátský kůr z přibližně stejné doby. Věž kostela je předsazená a pochází ze stejného období. Klenba v hlavní lodi a kněžišti nahradila v roce 1605 provizorní táflovaný a kazetový strop, vzniknuvší po požáru Litomyšle v roce 1460. Původní gotická klenba byla asi o jeden metr vyšší. Kostel má tři předsíně - západní (hlavní), jižní (obě z kostkovské doby) a severní, pod kterou se nachází děkanská krypta. Přes četné úpravy, způsobené především častými požáry, si kostel dochoval svůj původní gotický ráz a společně s takřka intaktně dochovanou kaplí sv. Josefa a sakristií z 50. let 14. století představuje nejstarší doklad gotické architektury v Litomyšli.

Historie do 19. století

Počátek kostela Povýšení sv. Kříže v Litomyšli je třeba hledat v dobách litomyšlského biskupství (1344 - de facto 1421), konkrétně v době episkopátu Jana II. ze Středy (1353-1364; v kostele je podle tradice pohřben). Ten v roce 1355 povolal do Litomyšle řád augustiniánů, pro něž nechal od roku 1356 stavět klášter společně s kostelem. Stavbou byl pověřen mistr Jakub, o němž nejsou podrobnější informace. Hrubá stavba byla dokončena v roce 1376. 

Za husitských válek bylo nejen rozvráceno litomyšlské biskupství, ale i místní augustiniáni opustili město. Kostel sám pobořen nebyl, a to na rozdíl od litomyšlské katedrály Panny Marie, z jejíž trosek byly do kostela Povýšení sv. Kříže přeneseny ostatky svatého Viktorína, kterýžto relikviář je v chrámu uložen stále. Důležitým mezníkem v historii kostela je rok 1448, kdy je k němu přenesena fara od zaniklého kostela svatého Klimenta. V roce 1460 postihl Litomyšl i s kostely zničující požár, který natolik poškodil gotickou klenbu hlavní lodi, že musela být stržena a byl pořízen provizorní dřevěný strop. Významnou epochou pro kostel je doba Kostků z Postupic, za nichž byla hlavní loď nově sklenuta, byla vybudována nová, předsazená věž, jakož i dvě předsíně. V době baroka byl kostel stavebně upravován jen v malé míře (např. dnes již neexistující barokní štít v průčelí kostela).