К началу XIX в. постройки Балаклавского монастыря обветшали, не хватало келий для насельников. На обращения братии о помощи откликнулись адмирал Фёдор Ушаков, пожертвовавший 3 тыс. руб., великий князь Николай Павлович (будущий император Николай II) и др., благодаря чему начались активные строительные работы. На месте обветшавшего и в 1808 г. разобранного собора великомученика Георгия (XV–XVI вв.) по проекту архитектора Ивана Домошникова в 1811–1815 гг. был построен новый одноимённый храм (освящён в 1816 г.). В его притворе в 1844 г., согласно завещанию, был погребён обер-прокурор Синода князь Александр Николаевич Голицын. На монастырском кладбище по проекту архитектора Василия Александровича Рулёва были возведены храм в честь Воздвижения Креста Господня (освящён 1 октября 1850 г.), двухъярусная колокольня, а также построены новая гостиница, офицерские флигели, обновлены жилые корпуса, устроены каменные террасы и балконы. Резной деревянный иконостас Воздвиженской церкви был расписан академиком Николаем Михайловичем Алексеевым, выполнявшим мозаичные и живописные работы в Исаакиевском соборе в Санкт-Петербурге. Многие монастырские постройки располагались на террасах, укреплённых подпорными стенами из бутового камня. После обвала верхнего контрфорса Георгиевского храма во время шторма 12 февраля 1839 г. появилась опасность его разрушения. По распоряжению Новороссийского генерал-губернатора Михаила Семёновича Воронцова архитектор Степан Дево разработал проект нового контрфорса, реализованный в 1843 г. В октябре 1846 г. на средства купца Иакова Гущина был обустроен источник великомученика Георгия, находившийся на нижней монастырской террасе и издавна почитавшийся как чудотворный не только греками и русскими, но и татарами. Во время Крымской войны, 14 сентября 1854 г., Балаклавский монастырь был оккупирован англо-французскими и турецкими войсками. Главнокомандующий французской армией маршал Леруа де Сент-Арно выделил для охраны и поддержания порядка в обители 15 солдат и распорядился поставлять все необходимое для жизни монастыря. Находившиеся в обители 12 монахов с настоятелем архимандритом Геронтием 11 месяцев пробыли в плену, всё это время в Балаклавском монастыре возносились молитвы о победе русского оружия. Служившие на кораблях Черноморского флота иеромонахи, приписанные к Балаклавскому монастырю, принимали участие в защите Севастополя, за что после снятия осады удостоились наград «За защиту Севастополя», «В память войны 1853–1856 гг.». В связи с 1000-летним юбилеем Балаклавского монастыря в 1891–1893 гг. в обители проводились археологические исследования, в ходе которых были открыты несколько древних пещерных храмов. На месте одного из них в 1893 г. по проекту архитекторов Николая Михайловича Чагина и Валентина Августовича Фельдмана была устроена церковь Рождества Христова, алтарь и наос которой находились в пещере.