Le premier édifice avec l'église de la Sainte-Croix est de style roman. Il est achevé en 1223. Son école devient une des écoles les plus prestigieuses du pays. Elle forme des clercs et envoie des missionnaires dans les terres espagnoles demeurées sous le joug musulman, ainsi qu'en Afrique du Nord.
Son scriptorium (conservé en grande partie au musée municipal de Porto) est l'un des plus riches de l'époque médiévale. Saint Antoine de Padoue, qui était chanoine de la Sainte-Croix avant de devenir franciscain, y étudia.
Le roi Manuel Ier ordonne la reconstruction de l'ensemble monastique en 1507 dans un style flamboyant dit aujourd'hui «style manuélin». Les sarcophages royaux sont transportés à leur emplacement actuel.
Les chanoines réguliers de la Sainte-Croix en sont chassés sous le gouvernement anti-congrégationniste de 1834.