Ιερά Μονή του Τιμίου Σταυρού ιδρύθηκε από τον μοναχό Νείλο τον Λατρινό, έναν από τους δύο κτήτορες της Ι.Μ. Μεγάλης Παναγίας το 1592, επί πατριαρχείας Ιερεμίου του Β΄.Το εντυπωσιακό και μεγαλοπρεπές Καθολικό της Ιεράς Μονής αφού πέρασε από διάφορες φάσεις άρχισε να ανοικοδομείται στον τύπο της τρίκλιτης τρουλλαίας βασιλικής, με εσωνάρθηκα και κιονοστήρικτο εξωνάρθηκα στα δυτικά. Το αρχικό κτίσμα είχε οικοδομηθεί στις αρχές του 17ου αιώνα, σύμφωνα με επιγραφή σε σταυρό, που είχε τοποθετηθεί στα θεμέλια του Ναού. Το Καθολικό θεμελιωμένο σε μεγάλο βάθος και στερεωμένο σε ξύλινα δοκάρια πήρε τη σημερινή του μορφή το 1838, επί του Ηγουμένου Γρηγορίου, ο οποίος καταγόταν από τους Μαυρατζαίους, χωριό πλησίον της Ιεράς Μονής.
Το κτιριακό συγκρότημα, πού περιβάλλει το Καθολικό, ακολουθούσε στη διάταξη τον συνήθη μοναστηριακό τύπο. Ή κάτοψη του είχε τετράπλευρο σχήμα με διώροφα κελλιά, άλλ' όμως μία πυρκαγιά στα χρόνια της γερμανικής κατοχής κατέστρεψε την μισή ανατολική και όλη την νότια πτέρυγα, στη θέση των όποιων διαμορφώθηκε περιβόλι με οπωροφόρα δένδρα.
Στην Ιερά Μονή συνέρεαν πλήθη προσκυνητών από την Μικρά Ασία ως την καταστροφή του 1922.
Χαρακτηριστικό είναι το μοναδικής και απαράμιλλης τέχνης ξυλόγλυπτο τέμπλο του Καθολικού, διακοσμημένο με παραστάσεις από την Π.Δ. και την Κ.Δ., μέσα σε πλουσιότατο ανθηρό και ανεικονικό διάκοσμο, που φιλοτεχνήθηκε από Χίους τεχνίτες το 1854, δια της συνδρομής κυρίως του Πατριάρχου Ιεροσολύμων Κυρίλλου του Β΄, ο οποίος χρημάτισε αδελφός της Μονής και ανεδείχθη μέγας ευεργέτης και δωρητής της. Αφιέρωμα του ιδίου είναι και ο μεγάλος και επιβλητικός πολυέλαιος, ενώ τα δύο λάβαρα δώρισε στη Μονή ο πατριάρχης Ιεροσολύμων Ιερόθεος ο Β', επίσης αδελφός της Μονής.
Σημαντικής τέχνης και αξίας είναι επίσης ο ξυλόγλυπτος επιχρυσωμένος άμβωνας του 1873 και ο ιδίας τέχνης δεσποτικός θρόνος έργον του Χίου Νικολάου στα 1844.
Σπαράγματα τοιχογραφιών διατηρούνται σήμερα μόνο στο Ιερό Βήμα, έργο κάποιου Ιωάννου από την Χώρα Σάμου το 1848.
Η Ιερά Μονή η οποία εορτάζει την 14ην Σεπτεμβρίου, την Γ' Κυριακή των Νηστειών (Σταυροπροσκυνήσεως), αλλά και την Μ. Τετάρτη, οπότε γίνεται κατ' επικρατήσαν έθιμο η τελετή του ιερού Νιπτήρος, έχει το μεγάλο προνόμιο και την ιδιαίτερη ευλογία, λόγω της στενής σχέσεως της με το Πατριαρχείο Ιεροσολύμων (αδελφοί της Ιεράς Μονής αναδείχτηκαν οι μετέπειτα πατριάρχες Ιεροσολύμων Κύριλλος ο Β' (1845 - 1872) και Ιερόθεος ο Β' (1875-1882), και ο νυν Ειρηναίος ο Α' (2001-)] να φυλάττει μεταξύ των Ιερών Κειμηλίων της και τεμάχιο του Τιμίου Ξύλου, το οποίον και θέτει εις προσκύνησιν προς ευλογία και αγιασμό των πιστών.
