En 1874, pour souligner son 40e anniversaire, la fondation de la Société Saint-Jean-Baptiste annnonce son intention d’ériger une croix sur le Mont-Royal en souvenir de celle de Maisonneuve. Cinquante ans plus tard le projet se réalise. 104 200 bénévoles dont et 100 000 élèves de la province contribuent à la cause en vendant des timbres commémoratifs 5 cents chacun. 10 000$ sont ainsi amassés.
Les travaux de construction débutent le 16 mai 1924. À la mi-septembre, la structure métallique est complétée par la Compagnie Dominion Bridge selon les plans de Pierre Dupaigne, prêtre sulpicien, sous la surveillance des architectes Gascon et Parent. J.-A. Saint-Amour se charge de l’illumination. La Montreal Light, Heat and Power fournit l’électricité gratuitement. La croix du Mont-Royal illumine pour la première fois Montréal le 24 décembre 1924.
En 1992, dans le cadre des fêtes du 350e anniversaire de la fondation de Montréal, le système d’éclairage a été remplacé par un système à fibre optique. Son inauguration a eu lieu le 15 mai 1992. L’avantage de ce nouveau système est de pouvoir modifier la couleur de l’illumination sans avoir à changer manuellement toutes les ampoules ce qui prenait deux heures auparavant.
En 2007, la Ville de Montréal a entrepris un important chantier de restauration de la Croix. Financés par la Ville de Montréal et par le ministère de la Culture, des Communications et de la Condition féminine du Québec, dans le cadre de l’Entente sur le développement culturel de Montréal les travaux effectués totalisent de près de 1,5 million de dollars. Effectués en deux phases, ces travaux visaient d’abord la réfection de la structure métallique tout comme ses éléments stabilisateurs, tels que les ancrages et les colonnes de support. La seconde phase des travaux, réalisée entre les mois de juillet et décembre 2008 consistait à sabler et peindre la structure ainsi qu’à remplacer le système d’éclairage. Éteinte depuis le 19 septembre 2008, la croix brillait de nouveau de tous ses feux le 4 février 2009.