Ранее в Спасской слободе было два деревянных храма — Преображенский и Никольский. Первое упоминание о них относится к 1628 году. Церковь Спаса-Преображения была построена в 1685–1688 годах. Изначально она была пятиглавой, двухстолпной, трехабсидной, с шатровой колокольней, а также теплым приделом во имя святых бессребреников Космы и Дамиана Асийских.
Это следует из каменной закладной плиты на фасаде северной апсиды. Фасады были покрыты известковой обмазкой. В конце XVII века церковь была расписана фресками. В XVIII веке к церкви было пристроено крыльцо, а в XIX веке фасады храма расписаны в шашечку костромской артелью художников Василия Кузьмина. Тогда же церковь и кладбище обнесли каменной оградой.
В XX веке штат храма состоял из священника и псаломщика, а в приход храма входили семь селений. Церковь была закрыта в 1934 году и переделана под общежитие завода «Рабочий металлист». При этом были разрушены главы, верхняя часть колокольни и церковная ограда, а внутреннее пространство разделено на два этажа. В это же время были уничтожены фрески.
В 1968–1978 годах под руководством архитектора Л.С. Васильева церкви Спаса-Преображения вернули первоначальный облик, а в 1989 году храм был передан старообрядцам.
В настоящее время является кафедральным собором Ярославской и Костромской епархии.