La croce di Desiderio è una croce astile - una croce che veniva issata su un'asta e portata a mano o su carri durante le processioni - costruita in legno per essere più leggera e rivestita da una lamina metallica dorata. È ricoperta da ben duecentoundici gemme incastonate sui quattro bracci. Tra esse si segnalano in particolare un cammeo in sardonice con le Muse e uno con Pegaso e Bellerofonte; un calcedonio in due strati con la lotta tra Ercole e Onfale; un cammeo con una Vittoria coronata d'alloro. All'incrocio dei bracci sono due grandi medaglioni dove risaltano, sul recto, il Cristo in trono a sbalzo, ritenuto opera del IX-X secolo, circondato da quattro miniature (X-XVI sec. d.C.), e, sul verso, il Cristo crocefisso, aggiunto nel XVI secolo.