Zwischen zwei geschliffenen Bergkristallplatten ist eine hochbedeutende Reliquie, ein Nagel vom Kreuz Christi eingeschlossen. Die sehr unterschiedlichen Vorder- und Rückseiten der Reliquientafel wurden möglicherweise erst im 14. Jahrhundert in der heutigen Form zusammengefügt. Sie gehen als Einzelstücke auf die Mitte des 11. Jahrhunderts zurück. Die vier Emailtäfelchen an der Rückseite stammen vermutlich von einem älteren Kunstgegenstand. Sie sind eingebettet in Schmuckleisten aus Goldblech, mit Filigran, Edelsteinen und Perlen verziert. Zehn weitere solcher Emails finden sich auch auf dem Theophanukreuz des Essener Domschatzes. Dies legt eine Datierung des Kreuznagelreliquiars in die Zeit der Theophanu (1039-1058) nahe. Die vordere Tafel muss bei der Zusammenfügung stark verändert worden sein, auch sie besteht aus Goldblech auf Holz, verziert mit diversen Edelsteinen. Im 14. Jahrhundert fügte man der Reliquientafel die Bekrönung, den Edelsteinbesatz an den Kanten und die Aufsatzvorrichtung hinzu.
Gemeinsam mit den vier goldenen Vortragekreuzen  wurde das Kreuznagelreliquiar im Mittelalter bei Prozessionen auf einer Stange aufgesetzt getragen.