Деяким чином «винуватцем» появи Преображенського собору в Петербурзі є государ Петро I, який створив «потішний» полк, який згодом став основою гвардійського Преображенського полку. Саме цей полк в 1741 році допоміг дочки Петра, Єлизаветі, зробити палацовий переворот і стати імператрицею. Через кілька днів після перевороту Єлизавета в пам'ять про цю велику подію звеліла звести в місці розташування казарм полку церква, як знак подяки Господу за велику милість, надану їй.

З 1743 році в Преображенських слободах під керівництвом кращих архітекторів Петербурга Михайла Земцова, Домініко Трезіні, Франческо Растреллі велося будівництво кам'яного храму в ім'я Преображення Господнього. Імператриця особисто заклала перший камінь у фундамент цього собору, брала активну участь у його будівництві від контролю над проектуванням, коли вона вносила все нові і нові побажання і пропозиції, до безпосереднього нагляду за процесом спорудження. Саме за її вказівкою собор був спроектований за зразком Успенського собору в московському Кремлі з традиційним для російських церков п'ятиглавим завершенням. У 1754 року в присутності імператриці Єлизавети Петрівни відбулося урочисте освячення Спасо-Преображенського собору, який був названий полковим собором. У 1796 році імператор Павла I повелів іменувати храм "собором всієї гвардії".

У 1825 році собор, вважався в той час прекрасним, одним з кращих в Петербурзі, загорівся через недбалість робітників, ремонтировавших купол собору. Полум'я вирувало вісім годин, і в результаті від будівлі залишилися тільки стіни. Самовідданість служителів храму та прихожан допомогла врятувати головні святині храму. Відновлення храму почалося негайно за наказом государя Олександра I. Керівником проекту був призначений відомий архітектор Василь Петрович Стасов.

Відтворюючи Спасо-Преображенський собор, зодчий намагався не відступати від зовнішнього вигляду, форм храму, спроектованого Земцовим. Але він вніс зміни, згідно зі своїм баченням, веліннями часу і традиціями класичної архітектури: прикрасив західний фасад дванадцятиметровий чотириколонний портик з фронтоном, центрального і бічних куполів собору були додані напівсферичні обриси, істотно змінився й інтер'єр. Чудовий іконостас і вівтарна сень, створені за малюнками Стасова, декоровані пілястрами і колонами коринфського ордена. В центрі склепіння головного купола, який розписаний під колір неба, зображена зірка з розбіжними променями. Храм освітлюється через напівциркульні високі вікна, стіни його прикрашають панно з військовими атрибутами, центральний барабан оформлений барельєфами - гірляндами з головками херувимів. В плані собор являє собою двадцатичетырехгранный хрест. Головний купол увінчаний восьмиметровим хрестом.

Іконостас собору - дерев'яна чотириярусний - має вигляд тріумфальної арки з напівсферичним куполом над царськими вратами. Він прикрашений позолоченим різьбленням по білому тлу. Ікони для іконостасу писані видатними майстрами - Ст. Шебуевым, А. Угрюмовим, і А. Івановим. У центрі собору - п'ятиярусна люстра на 120 свічок, створена під наглядом Ст. Стасова, яка і нині служить прикрасою інтер'єру. На дзвіниці собору раніше було 13 дзвонів, але тепер залишилося тільки шість. Загальна площа собору становить 1180 м2, а висота його – 41, 5 метра. Собор вміщує до 3000 молільників.

На золочені куполи при будівництві не вистачило грошей, але Стасов знайшов воістину геніальне рішення – тепер купола відсвічують воронованим металом.

Навколо собору за проектом Стасова був розбитий сквер, оточений огорожею, для будівництва якої були використані стовбури трофейних гармат, взятих зі стін полонених турецьких фортець Ізмаїла, Варни, Тульчі і Силістрії. Так огорожа стала символом перемоги Росії в російсько-турецької війни 1828 р. Усередині собору знаходиться пам'ятна дошка з переліком офіцерів Преображенського полку, загиблих в 1702 – 1917 роках в славу російської зброї.

У 1886 році архітектор Слупський на пожертви парафіян збудував в огорожі каплицю з вітражами, «писаними, для запобігання від вогкості і псування живопису, цинку». Тут же розмістився прекрасний образ Тихвінської ікони Божої Матері, в позолоченій срібній ризі, усипаний коштовними каменями.

Чудовий Спасо-Преображенський Собор ніколи не закривався, завжди був чинним, починаючи з 1829 року. Під час блокади і оборони Ленінграда священнослужителі собору організували в його підвалах бомбосховище. Нині це одне з найбільш чудових споруд парадного Петербурга, і недарма він давно є самим відвідуваним храмом міста.