H εμφάνιση αυτή του Τιμίου Σταυρού είναι η δεύτερη και έγινε στα Ιεροσόλυμα το 346 μ.Χ., επί αυτοκράτορα Κωνσταντίου (337-361 μ.Χ.) και Πατριάρχου Ιεροσολύμων του Αγίου Κυρίλλου (τιμάται 18 Μαρτίου). Τήν τρίτη ώρα της 7ης Μαΐου του 346 μ.Χ., κατά μία των ημερών της Πεντηκοστής, φάνηκε Τίμιος και Ζωοποιός Σταυρός άνωθεν του Γολγοθά, σχηματισμένος από υπερφυσικό φως και εκτεινόμενος πρός το όρος των Ελαιών. Το όραμα τούτο προκάλεσε μεγάλη συγκίνηση σε ολόκληρη τήν Ιερουσαλήμ, όλοι δε οι κάτοικοι της πόλεως πρό του υπερφυούς τούτου θεάματος κατελήφθησαν από έκσταση. Επωφελούμενος της περιστάσεως ο Πατριάρχης Κύριλλος, περιστοιχούμενος από τον Ιερό κλήρο, συγκάλεσε το πλήθος των παρισταμένων Χριστιανών στο ναό και δοξολόγησαν τον Θεό.
Η πρώτη εμφάνιση του Τιμίου Σταυρού έγινε στίς 27 Οκτωβρίου του 312 μ.Χ. πρός τον Μέγα Κωνσταντίνο, με το νικητήριο έμβλημα «εν τούτω νίκα», τήν παραμονή της μάχης εναντίον του Μαξεντίου.
Περί του σημείου του Τιμίου Σταυρού που φανερώθηκε υπεράνω του Γολγοθά μαρτυρούν, πλήν του Άγίου Κυρίλλου και ο Άγιος Αμβρόσιος (397 μ.Χ.), το Πασχάλιον Χρονικόν και άλλοι Βυζαντινοί χρονογράφοι.
Απολυτίκιον. Ήχος α’.
Του Σταυρού σου ο τύπος, νυν υπέρ ήλιον έλαμψεν, ονπερ εξ όρους Αγίου, τόπω Κρανίου εφήπλωσας, και τήν εν αυτώ Σώτερ ίσχύν ετράνωσας, διά τούτου κρατύνας, και τούς πιστούς βασιλείς ημών ούς και περίσωζε διά παντος εν είρήνη, πρεσβείαις της Θεοτόκου Χριστέ ο Θεός, και σώσον ημάς.
Κοντάκιον Ήχος πλ. δ’.
Ω τρισμακάριστε Σταυρέ και Πανσεβάσμιε, σέ ανυμνών και προσκυνών νυν Αγιάζομαι, εν ώ Χριστος ανυψούμενος κόσμον έσωσεν, αλλά πρόφθασον και σώσον τή δυνάμει σου, και παντοίων μέ κινδύνων ελευθέρωσον, ίνα κράζω σοί, Χαίρε Ξύλον μακάριον.