В середине XII века крестоносцы с размахом отстроили храм в величественном романском стиле (по его подобию позднее был построен собор Новоиерусалимского монастыря под Москвой). Строительство, описанное хронистом Вильгельмом Тирским, было завершено при королеве Мелисенде возведением звонницы. После взятия Иерусалима мусульманами Саладин разрешил христианским паломникам свободно посещать Иерусалим и Храм Гроба Господня, а в XIII веке Иерусалимом и самим Храмом некоторое время владел отлучённый от церкви император Фридрих II.
Место распятия Иисуса Христа
Построенный в 1130-47 храм Воскресения вновь объединил под одной кровлей все святые места, связанные со смертью и Воскресением Иисуса Христа. Крестоносцы не стали существенно менять структуру западной части здания, круглого Анастасиса, сохранившего планировку и украшения, восходящие ещё ко временам императора Константина Великого. Эти части можно видеть и до сих пор — это кольцевые опоры ротонды, решенные как колонны коринфского ордера на массивных каменных тумбах, которые местная традиция и сейчас называет «столпами Елены».
Основной заботой крестоносцев было возведение новой Великой церкви (Кафаликона), примкнувшей с востока к ротонде. Сооружение имело план в виде Т-образного креста с многочисленными приделами. Интересное решение было осуществлено в восточной части здания, где за главным алтарем был устроен обход со своеобразным «венцом» капелл. Такое решение (т. н. Деамбулаторий) послужило отправной точкой для развития композиций такого типа в средневековом зодчестве Западной Европы. В стилистических приемах оформления интерьеров и наружного убранства заметны и элементы ранней готики. Заключительным аккордом всего ансамбля стало возведение пятиярусной колокольни с стрельчатым завершением, предпринятое на самом закате существования христианских государств Палестины (1160-80 гг.).
Землетрясение 1545 года привело к понижению колокольни до современного уровня. В 1555 году расширением храма занимались монахи-францисканцы; им же принадлежит внутреннее убранство кувуклии
