В дореволюционное время в этой церкви было резное распятие, чудесным образом приобретенное в конце XVII в. торговыми людьми города Арзамаса братьями Шаянскими (Кащеевыми). В храме для него было устроено специальное место за правым клиросом. Честной и Животворящий Крест Господень – главная святыня не только Ильинской церкви, но и всего Арзамаса – сегодня находится в Воскресенском соборе.

С 1957 по 2012 гг. в здании бывшей Ильинской церкви находился Арзамасский историко-художественный музей. Ильинский приход – один из немногих в Арзамасе, где были сохранены, хотя и с утратами, оба церковных здания.

По свидетельству Н.М. Щеголькова, она была построена «чрезвычайно фундаментально и прочно: стены двухаршинной толщины, окна даже в куполе с решётками что указывает на то, как тогда боялись разбойников, а может быть, даже и неприятельского нашествия. Пол в этой церкви был чугунный, пожертвованный прихожанами, именитыми купами Цыбышевыми, которые имели тогда свои собственные чугунные заводы».