Як відомо, в кінці 19 століття найбільшого поширення отримує покращений варіант «російського» стилю, численні прихильники якого намагалися наслідувати архітектурним особливостям 17 століття. Даний час сприймалося як період найкращого прояву художнього російського генія, а також як становлення московського зодчества. Одним з найпопулярніших і унікальних пам'яток цього часу стала Преображенська церква.

Будівельні роботи по зведенню храму почалися влітку 27 серпня 1889 року і тривала до 1893 року. Необхідні кошти були вироблені багатим фабрикантом М. Н. Гарелиным. Освячення церкви відбулося 24 серпня 1893 року. Розробкою проекту церкви займався талановитий архітектор з Москви – Камінський Олександр Степанович.

У питанні архітектурного оформлення храму варто відзначити, що фасади головного об'єму завершувалися кокошники, а на кутах розташовувалися шатрові вежі. Вінчання храму здійснено за допомогою восьмерика з п'ятьма главками, що знаходяться на гранчастих барабанах. Особливо пишними виглядають карнизи і лиштви, а також двох'ярусні кокошники і деякі інші архітектурні складові, які втілюють у життя настільки ошатний вигляд храму. З боку заходу до церкви примикає шатрова дзвіниця, в якій спочатку були розміщені 12 дзвонів. В храм можна увійти через кілька входів, виділених шатровими ґанками.

Найбільша кількість деталей обробки були запозичені з особливостей зодчества кінця 17 століття. Поряд з головним входом в храм стоїть цегляний двоповерховий будинок притча. У церкві встановлено два іконостасу: один – триярусний, встановлений в самому центрі храму, а інший – двох'ярусний, виконаний згідно з побажаннями Олександра Степановича. Призначені для іконостасу ікони були написані художником з Москви Я. І. Ручкиным. Крім цього в храм були перенесені деякі старовинні і особливо шановані ікони з домашньої особистої молитовні Гарелиных. У храмі багато настінного живопису, яка була виконана художником В. В. Бєлоусовим.

Коли ще тільки розроблявся проект Преображенського собору, він був розрахований на сімсот чоловік, що проживають в селищі Рылиха. Після зведення храму селище отримало назву Преображенське і стало частиною міста Іваново з 1917 року.

Починаючи з 1931 року, собор використовувався відразу кількома православними громадами, які сповідують обновленський і традиційне спрямування, які перейшли в Преображенський храм з закритою Покровської церкви. Незабаром з цвинтарної Успенської церкви перейшли ще кілька громад. Дане використання храму постійно призводило до численних сутичок.

19 травня 1940 року, згідно з прийнятим рішенням облвиконкому, внутрішнє церковне оздоблення було знищено. Через два роки, парафіяни звернулися з проханням про відновлення роботи храму і утворення нової громади. 17 листопада 1944 року богослужіння в Преображенської церкви були знову відновлені. В цей час відбулося створення Іваново-Шуйской єпархії, за якою послідувало створення Іваново-Кинешемской єпархії. Після цього храм став кафедральним собором.

Освячення бокових вівтарів було здійснено в честь Казанської ікони Богоматері і святого Миколи Чудотворця. Властиве внутрішнє оздоблення і настінний живопис відтворювалися у період завершення Великої Вітчизняної війни. Соборний іконостас був виконаний позолоченим в стилі бароко.

Сьогодні при Преображенському соборі діє Недільна школа, в якій проводяться безкоштовні заняття, призначені для дітей 6-10 років. Заняття проходять у Духовно-просвітницькому центрі, який був сформований разом з церковним Православним благочинним соціальним сестринством. Головний зміст даного центру полягає в наданні допомоги пацієнтам стаціонарів, старим і літнім людям. Варто відзначити, що духовно-просвітницька робота проводиться в усіх дитбудинках міста Іваново. Крім цього, просвітницька діяльність проводиться в багатьох інститутах і пологових будинках.