Šv. Kryžiaus bažnyčios vidaus erdvė kompaktiška, jauki. Paskliautę juosia platus antamblementas, paremtas toskaninio orderio piliastrų. Prie langų šonų šliejasi įmantriai išlenktos voliutos. Darniai įkomponuotas į erdvę didysis altorius, užimantis visą presbiterijos plotį ir aukštį. Aukštos, lieknos kolonos su sudėtinio orderio kapiteliais laiko platų laužytą antamblementą ir angelų figūras. Skliautai profiliuotomis juostomis suskaidyti į apskritus ir trikampius plafonus, dekoruotus figūrine tapyba.

Deja, bažnyčios interjerą itin smarkiai nuniokojo XIX a. neramumai: 1812 m. karas, 1845 m. caro okupacinės valdžios sprendimu bažnyčia buvo uždaryta, o 1880 m. paversta kariniu sandėliu. Šiuo laikotarpiu buvo sunaikinta barokinė interjero įranga, išblaškytos meno vertybės. Buvusio interjero vaizdą atkuria išsamus 1716 m. bažnyčios vidaus aprašymas. Dviejų aukštų su baldakimu didįjį altorių puošė baltos korintinės kolonos, tarp kurių stovėjo šventųjų statulos. Altoriaus centre – didingas kryžius su „gero darbo Nukryžiuotojo skulptūra“. Kiti keturi altoriai irgi buvo susiję su Jėzaus Kristaus kančia. Bažnyčios kupolas, transepto, navos ir presbiterijos skliautai buvo gausiai puošti freskomis. Bažnyčios sienose tokia pačia sudėtinga al fresco technika (ant drėgno tinko mineralinės kilmės pigmentais) nutapyta 16 Kryžiaus kelio stočių paveikslų. Į Kryžiaus kelią kaip atskira stotis čia buvo įtraukta didžiojo altoriaus Nukryžiavimo kompozicija; tai itin retai pasitaikantis sprendimas. Dabar Kryžiaus kelio freskas (deja, dalis jų sunykusios) dengia ant drobės tapyti paveikslai (kun. J. Jankevičius, 1939 m.).

Dabartinį vaizdą bažnyčia įgavo XIX a. paskutiniaisiais dešimtmečiais, kai 1881 m. vyskupo Aleksandro Kazimiero Beresnevičiaus pastangomis ir žmonių prašymu Šv. Kryžiaus bažnyčia grąžinta tikintiesiems. Minėtojo vyskupo ir kanauninko Pranciškaus Butkevičiaus rūpesčiu šventovė sutvarkyta. 1885–1898 m. pastatyti penki nauji neoklasicizmo formų altoriai, sakykla, vargonų choras, pakabinti trys varpai. 1898 m. bažnyčios vidų išdažė Bachaufas, o naujais tapybos darbais skliautus papuošė Jonas Kerle iš Tirolio.

Bažnyčioje išsaugoti XIX a. pabaigoje įrengti neoklasicistinių formų altoriai, sakykla ir vargonų choras.

Monumentalus didysis altorius užima visą presbiterijos plotį ir aukštį, aukštos ir lieknos jo kolonos tarsi įrėmina centre esančią Nukryžiavimo kompoziciją.

Transepto sparnuose įrengti du altoriai – Sopulingosios Dievo Motinos ir Šv. Kryžiaus Jono. Abiejų altorių paveikslus 1892 m. nutapė Mykolas Elvyras Andriolis. Šoninėse koplyčiose įrengti kiti du – Šv. Juozapo ir Karmelitų Dievo Motinos – altoriai. Pastarajame saugoma viena didžiausių bažnyčios vertybių – tikinčiųjų ypač gerbiamas Karmelitų Dievo Motinos paveikslas (XVII a. pab.–XVIII a. pr.).

Bažnyčioje yra ir daugiau karmelitiškos ikonografijos paveikslų: Šv. Teresės vizija, Švč. Mergelė Marija teikia jai aukso grandinę, Šv. Simono Stoko vizija, nešiojamas altorėlis su Šv. Juozapo ir Švč. Mergelės Marijos atvaizdais, nešiojamas altorėlis su Švč. M. Marijos Škaplierinės atvaizdu ir kt.

Šv. Kryžiaus bažnyčioje sukurta išskirtinė ikonografinė programa. Ją sudaro XVIII a. II pusės panoraminė kompozicija Elijo ėmimas į dangų ugnies vežimu ir 17 XIX a. pabaigos kompozicijų Kristaus slėpinių tema.

Gausiausią šios bažnyčios sakralinės dailės paveldo dalį sudaro XIX a. kūriniai. Minėtina juodai dažyta medinė spinta, kurios frontone yra kan. P. Butkevičiaus reljefinis portretas, taip pat marmurinė krikštykla ir švęsto vandens indas, įvairūs liturginiai dirbiniai.

Parengta pagal prof. Laimos Šinkūnaitės ir Editos Šedbaraitės straipsnius, leidinį „Kauno architektūra“