חלק מהצלב סגרה הלנה במצבת כסף והשאירה אותו במקום בירושלים כמזכרת ללמוד על תולדותיו, ואת חלקו האחר שלחה לקיסר קונסטנטינוס. קונסטנטינוס הצפין את חלק זה בתוך פסל דיוקנו שהוצב בפורום שבקונסטנטינופול. החלק שנשאר בירושלים עבר תהפוכות רבות שהחלו ב-614 בעת הכיבוש הפרסי. הצלב יחד עם פטריארך ירושלים זכריה נפלו בשבי הפרסים ונלקחו לפרס. ב-629 הביס הרקליוס, קיסר האימפריה הביזנטית את הפרסים, וגאל את הצלב משביו. על פי המסורת, החזיר הרקליוס את הצלב עם שובו לירושלים ב-14 בספטמבר (שחל באותה שנה ביום הכיפורים היהודי) בתהלוכת ניצחון. מאותה עת היה יום זה לאחד החגים המרכזיים בשנה הליטורגית, "חג רוממות הצלב הקדוש". לחג זה נודעת עד היום משמעות מיוחדת בירושלים.