Нарядный, величественный пятиглавый Спасо-Преображенский собор обрел свой нынешний архитектурный облик в 1829 году, хотя история его насчитывает три столетия.
В царствование императрицы Екатерины I на левом берегу Невы был расквартирован старейший в русской армии лейб-гвардии Преображенский полк. В солдатских слободах построили полковую церковь, а неподалёку разместился полковой двор, куда в ночь на 25 ноября 1741 года прибыла дочь Петра I Елизавета. Обратившись к преображенцам с патриотической речью, она получила поддержку среди офицеров и солдат, присягнувших новой императрице. Так был совершён очередной дворцовый переворот. Через несколько дней государыня вновь посетила полковой двор и изъявила желание построить на этом месте церковь в знак благодарности к Господу за оказанную ей великую милость.
В 1754 году по проекту архитектора М. Земцова был возведён каменный трёхпрестольный  храм  во имя Преображения Господня. Повелением императора Павла I с 12 ноября 1796 года Спасо-Преображенский собор стал именоваться собором всей гвардии.
В 1825 году случился пожар, в результате которого храм полностью сгорел. Все святыни и богослужебную утварь вынесли из огня церковнослужители и солдаты - преображенцы.
Ограда, отделяющая прихрамовую территорию, состоит из 102-х бронзовых орудийных стволов, взятых у неприятеля в русско-турецкую войну 1828-29 годов.
После упразднения военного духовенства в 1918 году всей гвардии Спасо-Преображенский собор стал приходским храмом. Знамена и военные трофеи, находившиеся в соборе, были переданы в Эрмитаж и Артиллерийский музей.
Спасо-Преображенский собор никогда не закрывался, действовал в тяжкие дни ленинградской блокады, и по сей день он остаётся одним из самых замечательных храмов Санкт-Петербурга. Стены собора украшены лепными изображениями на библейские сюжеты и военными символами. На одной из башен собора находятся куранты, привезённые из Англии в 1854 году, и действующие поныне.
Интерьер храма поражает богатством и великолепием. Главными святынями собора являются Нерукотворный Образ Спасителя, принадлежавший основателю города Петру I, и икона Божией Матери «Всех Скорбящих Радосте» - список со знаменитой чудотворной иконы из храма Преображения Господня на Ордынке в Москве, сделанный по повелению сестры Петра I царевны Натальи Алексеевны, и в 1711 году привезённый ею из Москвы в Санкт-Петербург.
Спасо-Преображенский собор является одним  из самых чтимых и посещаемых храмов города.