Kościół filialny św. Krzyża powstał zapewne dopiero w drugiej połowie XIV w. W okresie intensywnego rozwoju gospodarczego i przestrzennego Obornik. Wówczas właśnie, z braku terenów pod zabudowę w obrębie granic miasta lokacyjnego, zaczęły powstawać na obszarach pozamiejskich liczne przedmieścia. Dla zapewnienia mieszkającym tam wiernym warunków do uczestniczenia w obrzędach religijnych bardzo wcześnie zaczęto wznosić na przedmieściach niewielkie kościółki drewniane, podporządkowane kościołowi parafialnemu Najświętszej Marii Panny w Obornikach. W ten sposób powstały kościoły św. Ducha, św. Barbary, św. Trójcy i św. Krzyża - z których jedynie ten ostatni przetrwał do naszych czasów.
Przedmieście Świętego Krzyża wraz z powstałym tam kościółkiem tego imienia powstało na prawym brzegu rzeki Wełny. w obrębie dwóch szlaków komunikacyjnych, a mianowicie: prowadzącego na północ do Czarnkowa oraz tzw. Długi most, ulica Żydowska, a z Rynku w stronę Łukowa biegła ul. Gnieźnieńska.
Pierwsza historyczna wzmianka o świątyni świętokrzyskiej pochodzi dopiero z 1504 roku. Wówczas to właśnie wymieniony został dwór Wojciecha Skrzetuskiego, mieszczanina obornickiego, zlokalizowany tuż przy parceli kościoła św. Krzyża. Był to kościół sukursalny (pomocniczy) świątyni parafialnej NM Panny z prepozyturą. Pierwotny kościół świętego Krzyża zbudowany z drewna, różnił się od obecnej świątyni wielkością. Oprócz skromnej nawy dla wiernych, posiadał "niewielki chór", czyli prezbiterium, w którym mieścił się ołtarz oraz miejsce dla duchownych. Przypadający na ten okres wzrost kultu Krzyża Świętego, spowodował wzbogacenie kościoła w wiele pobożnych darów z wizerunkiem Chrystusa. Z tego czasu (ok. połowy XVI w.) pochodzi zapewne krucyfiks w ołtarzu głównym.

W roku 1746 został ogłoszony dekret papieża Klemensa XIII nadający kościołowi przywilej uroczystego obchodzenia w dniu 14 września odpustu Podwyższenia krzyża Świętego, Przywilej ten został ponowiony w roku 1786 przez papieża Klemensa XIII oraz w roku 1870 przez papieża Piusa IX. W kościele w tym czasie były już trzy ołtarze. Z dawnego wyposażenia kościoła zachowała się do naszych czasów ozdobiona złoconymi rzeźbami ambona rokokowa z trzeciej ćwierci XVIII w.
W roku 1766 kościół został całkowicie odbudowany w nieco zmienionym kształcie architektonicznym, między innymi przez dodanie drewnianej wieży barokowej zwieńczonej hełmem barokowym z prześwitem. Koszty tego przedsięwzięcia poniosła mieszczka obornicka Łucja Łoyczykowska.

Na planie miasta z roku 1793 kościół Świętego Krzyża był wykazany w obecnym miejscu, tj. przy zbiegu ulic Czarnkowskiej i Obrzyckiej. Również z zachowanego do czasów obecnych planu do odbudowy miasta z roku 1814 wynika, że kościół Świętego Krzyża znajdował się w tym czasie w obecnym miejscu.

W roku 1797 sporządzono szczegółowy opis kościoła Świętego Krzyża. Poświadczono też odprawianie każdego tygodnia Mszy Świętej z fundacji mieszczanina obornickiego Grabryelskiego. Na skutek dwóch wojen światowych a także z braku kapłanów nabożeństwa w kościele Świętego Krzyża w wieku XX (I połowa) odprawiane były sporadycznie.
W roku 1914 kościół został ponownie pięknie odrestaurowany. Odnowiono również bramę w ogrodzeniu otaczającym teren przykościelny. Brama stanowi zabytek późnobarokowy z czwartej ćwierci XVIII w.

Podczas okupacji w latach 1939-1945 kościół został przekazany przez władze niemieckie, niemieckim katolikom, którzy odprawiali w nim nabożeństwa raz w tygodniu, w niedzielę. Polakom wstęp do kościoła na nabożeństwa był surowo wzbroniony. W latach niemieckiej okupacji kościół farny p.w. Najświętszej Maryi Panny Wniebowziętej został zamieniony na magazyn wojskowy. Uległ zbezczeszczeniu. Z tego powodu po wyzwoleniu miasta w styczniu 1945 roku Msze Święte dla całej obornickiej parafii odprawiane były przez krótki okres w kościele Świętego Krzyża. W dniu 12 lutego 1945 roku została odprawiona pierwsza Msza Święta, którą celebrował pierwszy po wyzwoleniu miasta proboszcz obornicki, ks. Wacław Walkowiak.
Po przywróceniu nabożeństw w kościele farnym, odprawianie nabożeństw w kościele Świętego Krzyża odbywało się sporadycznie.

W roku 1953 ks. proboszcz Henryk Pankowski przeprowadził konserwację wnętrz kościoła Świętego Krzyża. Ołtarz główny i ołtarze boczne oraz ambona zostały odmalowane i na nowo pozłocone. Natomiast w latach 1961-1963 przeprowadzono prace remontowe z zewnątrz kościoła. Dach na kościele został pokryty nową paloną dachówką, istniejącą do czasów obecnych (przeszło 40 lat). Wieża kościelna zwieńczona hełmem barokowym blaszanym z prześwitem, została na nowo pokryta blachą miedzianą.
W dniu 3 września 1970 roku Wojewódzki Konserwator Zabytków w Poznaniu wydał decyzję, na mocy której kościół Świętego Krzyża został wpisany do rejestru zabytków województwa poznańskiego.

Dekretem z dnia 21 czerwca 1971 roku ks. Arcybiskup Antoni Baraniak ustanowił od 1 lipca 1971 roku Ośrodek Duszpasterski przy kościele Świętego Krzyża. Na rektora Ośrodka Duszpasterskiego Arcybiskup Baraniak powołał ówczesnego wikariusza przy kościele Najświętszej Maryi Panny Wniebowziętej w Obornikach ks. Ludomira Dzięciołowskiego. Pierwszą uroczystość odpustową przy kościele Świętego Krzyża, po ustanowieniu Ośrodka Duszpasterskiego obchodzono w niedzielę 19 września 1971 roku.

W roku 1974 pobudowano wokół kościoła Świętego Krzyża nową drewnianą część parkanu na istniejącej od roku 1963 kamiennej podmurówce. Pobudowany parkan istnieje do czasów obecnych.

Dnia 25 listopada 1978 r. Arcybiskup Metropolita Poznański ks. dr Jerzy Stroba erygował od I Niedzieli Adwentu, tj. od 3 grudnia 1978 r. Parafię p.w. Świętego Krzyża. Na proboszcza erygowanej parafii Arcybiskup powołał dotychczasowego rektora Ośrodka Duszpasterskiego, ks. Ludomira Dzięciołowskiego.

Ozdobą terenu przy kościele Świętego Krzyża jest ustawiona w roku 1980 kapliczka z figurą Matki Boskiej. Wykonawcą i ofiarodawcą był mieszkaniec parafii Świętego Krzyża śp. Edward Dziembowski. W roku 1981 spadkobiercy Rozalii i Jozefa Pogodów oraz ich syna Mariana Pogody, właścicieli Cegielni w Słonawach, przekazali na rzecz parafii Świętego Krzyża obraz "QUO VADIS DOMINE" autorstwa Wilhelmiego Kotarbińskiego. Obraz ten został ofiarowany przez śp. Rozalię Pogodę, która przed śmiercią wyraziła wolę przekazania go kościołowi Świętego Krzyża w Obornikach.
Na przełomie lat 1981/82 przeprowadzono konserwację wnętrza kościoła Świętego Krzyża. Odnowiono polichromię całego kościoła oraz wykonano złocenia ołtarzy i ambony. Poświęcenie odnowionego wnętrza kościoła odbyło się w dniu 16 maja 1982 roku.

Postępująca rozbudowa miasta spowodowało potrzebę pobudowania nowego kościoła, gdyż dotychczasowy kościół Świętego Krzyża był już zbyt mały, ażeby pomieścił wiernych z rozbudowującej się parafii. W tej sytuacji, w latach I986-1990 pobudowano na Osiedlu Leśnym przy Drodze Leśnej na działce, w tym celu przeznaczonej, kaplicę oraz pomieszczenie przeznaczone na mieszkania dla księży, biuro parafialne i zakrystię. W tym wykończono jedynie kaplicę i zakrystię, co umożliwiło odprawianie dodatkowych nabożeństw w niedziele i święta.
Z dniem 1 lipca 1991 roku Arcybiskup Poznański ks. dr Jerzy Stroba powołał na proboszcza parafii Świętego Krzyża w Obornikach ks. Mgr Zbigniewa Urnego. Po objęciu parafii nowy proboszcz ks. Zbigniew Urny przystąpił natychmiast do wykończenia w pobudowanym wcześniej budynku parafialnym na Osiedlu Leśnym części mieszkalno-administracyjnej.