Спасо-Преображенский собор построен строен по проекту Василия Стасова в 1829 году на месте более раннего храма.
После Октябрьской революции 1917 года собор оставался действующим. В 1918 году он стал приходским, и знамёна, орудия и военные трофеи, хранившиеся в соборе, были изъяты и переданы в Артиллерийский музей, а с 1950 года эти реликвии находятся в коллекции Эрмитажа. Также в 1920-е годы были изъяты многие ценные иконы.
Во время Ленинградской блокады в подвале храма было устроено бомбоубежище на 500 человек, в котором оказывалась помощь раненым. В 1946-1948 годах была проведена реставрация фасадов и интерьеров храма.
Спасо-Преображенский собор никогда не прекращал свою работу, был действующим всё советское время. Внутри храма находится доска со списком погибших офицеров полка с 1702 по 1917 год.
Спасо-Преображенский собор является одним из самых посещаемых храмов Санкт-Петербурга. Широко известен хор собора, где выступают солисты Академической капеллы.