Спасо- Преображенський храму міру свого архітектурного розвитку відображав рівень розвитку Одеси та всього краю. Будучи невеликою культовою спорудою на початку XIX століття, він став одним із найбільших соборів Росії на початку ХХ століття. Храм, що став на той час головним храмом Новоросії, вміщував до 12 тисяч чоловік, а Соборна площа Одеси була головною площею міста, де проходили всі великі міські свята.
У серпні 1794 року на Соборній площі Одеси було освячено місце будівництва церкви на честь Миколи Чудотворця. Згідно з архівними документами та літературними джерелами будівництво кам'яної соборної церкви в Одесі митрополит Катеринославський Гавриїл (Бануліську-Бодоні) доручив архітекторові інженер-капітану В. Вонрезанту, і 14 листопада 1795 року поряд з тимчасовим Миколаївським храмом митрополит освятив закладку кам'яної церкви, також на честь свт. Миколи.
25 травня 1808 року архієпископ Катеринославський Платон (Любарський) освятив головний вівтар собору на честь Преображення Господнього, правий на честь свт. Миколи Мирлікійського, а лівий – на честь свт. Спиридона Триміфунтського. З того часу собор почав іменуватися не Миколаївським, а Спасо-Преображенським. В 1837 завершилося будівництво дзвіниці за проектом архітектора Д. Франоллі.
Оскільки Одеса у 1837 році стала єпархіальним центром Херсонської єпархії, Спасо-Преображенський собор набув статусу кафедрального, у зв'язку з чим знадобилося його розширення. На замовлення архієпископа Херсонського та Таврійського Гавриїла (Розанова) у 1841 році архітектор Д. Гейденрейх розробив проект трапезної частини, що об'єднала дзвіницю та стару церкву. Часткові реконструкції собору проводилися 1870-1880 рр., а 1894 року було здійснено його капітальний ремонт.
Архітектурні недоліки, що виникли при багаторазових добудовах, були виправлені в ході останньої реконструкції 1900-1903 років. Реконструкція передбачала не лише зміну фасадів, а й значну перебудову інтер'єрів. У цей період було збудовано два бічні куполи, а до східного фасаду — портик. Була прикрашена і дзвіниця. Після реконструкції 1903 року собор став одним із найбільших храмів Російської імперії.
Головною святинею собору була чудотворна Касперівська ікона Божої Матері, яка зараз знаходиться у Свято-Успенському Одеському кафедральному соборі. У Спасо-Преображенському соборі були поховані архієпископи Інокентій (1857), Іоаннік (1877), Димитрій (1883), Ніканор (1890).
У 1936 році собор був зруйнований. Перед цим головний архітектор міста був змушений підписати постанову про те, що собор не є архітектурною цінністю.
Відродження Спасо-Преображенського собору почалося 1999 р.
У 2006 році на колишнє місце в нижньому храмі відновленого собору було повернуто останки найсвітлішого князя М.С. Воронцова та його подружжя (перепохованих 1936 року, після руйнування собору, на Слобідському цвинтарі м. Одеси).
7 червня 2007 р., у 150-ті роковини від дня блаженної кончини та 10-ті — з дня церковного прославлення святителя Інокентія (Борисова), зі Свято-Успенського кафедрального собору до Спасо-Преображенського кафедральний собор, в якому після своєї кончини було поховано святителя.
До 200-річчя від дня освячення собору було зібрано кошти для відливання найбільшого в Україні дзвону. Його вага складає 14,5 тонни; відливали дзвін у Воронежі на заводі «Віра».
21 липня 2010 року, у свято явища ікони Пресвятої Богородиціу місті Казані, Святіший Патріарх Московський і всієї Русі Кирило.
Було ухвалено рішення про виділення земельної ділянки та початок будівництва собору на місці старого цвинтаря.
Новий собор було вирішено будувати інакше, ніж той, який був до його руйнації. Місце побудови нового собору не співпадає зі старим.
Проектна організація: ДПІ «Донбасгромадянпроект»
Головний архітектор: Ануфрієнко В. В.
Генеральний підрядник: трест «Донецькметалургбуд»
27 лютого 1993 року єпископ Донецький та Слов'янський Іполит урочисто освятив перший камінь, закладений в основу Спасо-Преображенського собору. Поруч із місцем будівництва собору було зведено невеликий дерев'яний храм в ім'я преподобного Сергія Радонезького, освячений у 1994 році, де щодня почали проводитись богослужіння і навколо якого почала формуватися православна громада.
Будівництво собору розпочато у 1997 році, а відкриття його для віруючих планувалося у 2006 році.
У Спасо-Преображенському кафедральному соборі розміщується чотири престоли. Освячувалися вони по черзі, у міру завершення етапів будівництва та внутрішнього оздоблення.
У жовтні 2004 року митрополит Донецький і Маріупольський Іларіон (Шукало) в соборі, що ще будується, звершив чин освячення нижнього храму на честь преподобного СергіяРадонезького (дні пам'яті 5 липня (18 липня), 25 вересня (8 жовтня)). Через деякий час храм було розписано заслуженими художниками України Володимиром Теличком та Геннадієм Жуковим у візантійському стилі, а для ікон виготовлено оригінальні різьблені кіоти.
12 травня 2004 року Предстоятель Української Православної ЦерквиБлаженніший Митрополит Київський і всієї України Володимир (Сабодан), освятив дзвони кафедрального собору і незабаром дзвіниця, відлита майстрами ливарного цеху Донецького металургійного заводу під керівництвом дзвін майстра Сергія Самойлова, була розміщена на тридцятиметровій висоті соборної дзвіниці.
Перша пасхальна служба у Спасо-Преображенському кафедральному соборі була здійснена у 2007 році.
20 вересня 2008 року відбулося освячення митрополитом Донецьким та Маріупольським Іларіоном правого вівтаря на честь мученика Віктора (день пам'яті 16 вересня (29 вересня)), який постраждав за Христа у IV столітті за імператора Діоклетіана.
Чин освячення лівого вівтаря собору, присвяченого преподобному Іларіону, схимнику Печерському (день пам'яті 21 жовтня (3 листопада)), відбувся 4 липня 2009 року, який звершив митрополит Донецький та Маріупольський Іларіон.
Урочисте освячення центрального престолу на честь Преображення Господнього (святкування 6 серпня (19 серпня)) відбулося 18 липня 2009 року при великому збігу духовенства та віруючих.
29 липня 2009 року патріарх Московський і всієї Русі Кирило під час свого візиту до Донбасу здійснив чин малого освячення Спасо-Преображенського кафедрального собору та поклав антимінс на головний престол.
Архітектура та оздоблення
В архітектурі храму гармонійно поєднані стильові мотиви російського класицизму з елементами, притаманними українській архітектурі. В оформленні фасадів використані фактурна штукатурка, гранітні та мармурові блоки. Головні та бічні входи собору прикрашають барельєфні зображення хрестів, а в нішах розташовані мозаїчні фігури Спасителя, Богородиці та обраних святих.
Під церковним залом та папертью на цокольному поверсі собору розташована читальна зала.
У 2002 році біля входу до собору встановлена подарована київською владою бронзова статуя Архістратига Михайла, яка раніше стояла на площі Незалежності в Києві.
З благословення митрополита Іларіона розпис Спасо-Преображенського кафедрального собору виконується в академічному стилі та повністю поєднується з барочними іконостасами та інтер'єром головного храму.
Святині
- ікона Святителя Миколи Чудотворця (XIX ст.), подарована Президентом України Віктором Януковичем.
- старовинний список Новодворської ікони Божої Матері (XIX ст.), подарований 2009 р. Святішим ПатріархомМосковським та всієї Русі Кирилом.
