Среди больших и малых, печальных и светлых памятников, дающих духовные силы и призывающих к милосердию, заметно выделялся один, установленный на месте гибели Великого князя. По православной традиции «на крови» мучеников всегда возводились храмы или часовни. На сей раз (с учетом окружающей застройки) было решено поставить большой поклонный крест. Идея принадлежала 5-му Киевскому гренадерскому полку, шефом которого был Сергей Александрович, а теперь становилась Елизавета Федоровна. Она поддержала как саму идею, так и предполагавшееся авторство проекта Виктора Михайловича Васнецова, художника, всегда любимого и ценимого Великокняжеской четой. С Васнецовым они лично познакомились в начале 1890-х годов, после чего живописец неоднократно бывал в гостях у генерал-губернатора, присутствовал на богослужениях в его домовой церкви, подносил Августейшим супругам свои работы. Во время Русско-японской войны Виктор Михайлович пожертвовал несколько своих произведений для благотворительной деятельности Великой княгини, а после гибели Сергея Александровича создал эскиз покрова на его гробницу.
Теперь проектируемый им памятник должен был отразить глубокую скорбь и христианское прощение, обличить ужас насилия и призвать к покаянию, став предостережением в новое Смутное время. Композиция включала в себя Распятие и образ скорбящей Богородицы на лицевой стороне, а на оборотной – представляла фигуру преподобного Сергия Радонежского под иконой Нерукотворного Спаса. Особое великолепие придавали кресту огромные изображения херувимов, попарно расположенные над перекладиной: два скорбных лика на фасадной части и два подчеркнуто строгих – на противоположной. После одобрения проекта Елизаветой Федоровной его утвердил император, а сам художник помогал в изготовлении и установке креста, приняв затем участие в его торжественном открытии 2 апреля 1908 года. Бронзовый, расписанный эмалями и украшенный позолотой памятник сразу стал одной из достопримечательностей Москвы, являясь образцом русского церковного модерна и замечательным произведением литейного искусства. Через месяц после его освящения Великая княгиня направила автору благодарственное письмо: «Виктор Михайлович, посылаю Вам на память портрет масляными красками незабвенной памяти мужа моего, Великого князя Сергея Александровича. Не нахожу слов достаточно выразить Вам, как глубоко и сердечно благодарна Вам за Ваши труды по составлению проекта рисунка Памятника-креста на месте мученической кончины Великого князя и за работы по наблюдению за постановкой его в Кремле. Вам должно быть утешением, что Вы поработали для того, кто так искренно Вас всегда уважал, ценил и восхищался Вашим талантом».
Но, конечно, главное место в мемориале принадлежало храму-усыпальнице Великого князя. Церковь во имя преподобного Сергия Радонежского соорудили в Чудовом монастыре, в нижней палате под храмом Святителя Алексия. В толще стены сделали нишу – так, чтобы надгробие Сергея Александровича оказалось расположенным как раз под стоящей в верхнем этаже ракой московского святителя. К работам привлекли видных мастеров: архитекторов В. П. Загорского и Р. И. Клейна, художников К. П. Степанова и П. В. Жуковского. Последний создал прекрасный иконостас, состоявший из колон и арок белого мрамора, разработал эскизы для мозаик и настенных росписей. В итоге усыпальница явилась настоящим произведением искусства. «Она устроена, – писал Великий князь Константин Константинович, – под высоким синим с золотыми и разноцветными звездами сводом, склон которого начинается немного выше старого, с красноватой каймой мраморного пола… По стенам тянется кайма синего цвета по золоту с белыми и малиновыми обрамленьями. В северной стене – полукруглая выемка под пологим золотым мозаичным полусводом; под ним приготовлена могила Сергею, а рядом Элла устроила место для себя. Эта церковь бесподобно хороша, в ней таинственно укромно».
В ризнице разместились шедевры иконописи XVI – XVII веков из собрания Великого князя, однако наибольшая часть реликвий носила мемориальный характер – иконы, сопровождавшие Сергея Александровича с самого детства, иконы-благословения, Евангелие, принадлежавшее императрице Марии Александровне и содержащее ее автограф. Возле стены стоял широкий четырехконечный дубовый крест, увешанный образами. Перед ним теплилась лампада, оправленная в золотой браслет с крупным сапфиром – тот самый, который Великий князь подарил невесте в день помолвки. Отныне он превращался в символ верности, вечной благодарности и безутешного горя вдовы. В крест были вставлены санитарные носилки, на которых останки Великого князя перенесли в храм с места гибели, и шинель неизвестного гренадера, которая покрывала их в тот страшный день.
