En 1889 comenzaron las obras del nuevo templo de Santa Cruz, bajo la dirección de Francisco de Cubas, arquitecto diocesano. Tras el derribo del edificio histórico durante el Sexenio Progresista, la parroquia se había instalado provisionalmente en la cercana iglesia del Carmen . En 1888 se había iniciado el derribo de las ruinas del convento de Santo Tomás, en el arranque de la calle de Atocha, y a continuación comenzaron las obras de cimentación de la nueva iglesia de Santa Cruz. Se construyó en primer lugar la sacristía y una capilla provisional, que desde 1896 permitió el traslado de la parroquia desde la mencionada iglesia del Carmen.
Tras un parón en las obras ocasionado por problemas económicos, en 1899 continuaron los trabajos en la iglesia de Santa Cruz, ahora bajo la dirección de Miguel de Olabarría, con la colaboración de Ricardo Guereta y Juan Moya, que sustituyeron al fallecido Francisco de Cubas. El 23 de enero de 1902 se inauguró el nuevo templo.
El relieve del tímpano de la portada de la iglesia fue realizado por Aniceto Marinas el año anterior tras resultar vencedor de un concurso convocado por la diócesis. El tema no podía ser otro que la Exaltación de la Santa Cruz, advocación del templo, que se completaba con el retablo de la capilla mayor, obra de Arturo Mélida y dedicado al mismo tema y desgraciadamente destruido durante la Guerra Civil. Según una nota conservada en el Archivo Diocesano de Madrid y firmada por el citado Ricardo Guereta, las cuentas de las obras de la iglesia ascendieron a 206 500 pesetas, de las cuales 12 500 se destinaron al relieve del tímpano .
Al concurso se presentaron también, junto a Marinas, otros dos importantes escultores de la época, el ilerdense Juan Vancell (ca. 1848-1906) y el ovetense Cipriano Folgueras (1863-1911). En el Archivo Diocesano se conserva una carta del artista catalán remitida al arzobispo de Madrid-Alcalá el 28 de junio de 1900. Aunque no se conserva el proyecto en el citado archivo, en la misiva el escultor explica detalladamente «el asunto y la colocación de las figuras», sin ocuparse de los aspectos formales: se propone representar «el triunfo de la Santa Cruz sobre el paganismo por medio de las Armas, las Ciencias, las Artes, las Letras, los Papas, los Mártires y las Órdenes Religiosas». Asimismo, explica que «en el centro de la composición está el pedestal que sostenía de un Dios de la Antigüedad, derribada en el suelo hecha pedazos, con la que ha sustituido la Santa Cruz. En el grupo inferior de la izquierda las Armas están representadas por san Fernando y Constantino, poniendo el estandarte de la cruz en sustitución del Águila Romana; las Ciencias Dogmáticas, por santo Tomás y san Agustín; y las Morales por san Alfonso M.ª de Ligorio. En el grupo superior las Órdenes Religiosas están representadas por sus fundadores: san Francisco, san Ignacio y santo Domingo. En el grupo inferior de la derecha están representadas: la Música por santa Cecilia, la Pintura por san Lucas y la Arquitectura por santo Domingo de la Calzada; por santa Teresa, las Letras; y san Dámaso, los Papas. Y en el superior, los Mártires por san Lorenzo, santos Justo y Pastor y san Vicente.
Vancell concibió, por tanto, una composición muy compleja, posiblemente de difícil interpretación y con demasiadas figuras, pero con la cruz en el centro y las figuras dispuestas aparentemente de manera simétrica, como en el proyecto ganador de Marinas, pero sin la claridad de este. En la misma carta, el escultor catalán se comprometía a ejecutar la obra en 6500 pesetas, es decir, poco más de la mitad del coste final de la obra, «sin pretensiones de ganar en ella», sólo con la intención de «realizar la obra lo mejor posible y en un tiempo de ocho meses, que incluso se podría acortar». Pese a ello, el proyecto de Vancell no resultó elegido