Преображенский храм был построен в 1807–1813 годах по проекту харьковского архитектора Евгения Алексеевича Васильева на деньги прихожан на месте обветшавшего деревянного храма. В 1930-х годах собор был закрыт. Богослужения в нем возобновились в марте 1942 года, во время фашистской оккупации Белгорода. После освобождения города горисполком оформил документы о передаче Преображенского собора церковной общине «в бессрочное и бесплатное пользование». В 1962 году Преображенский собор был вновь закрыт, а здание передано краеведческому музею. Но музей в этом здании был открыт только в 1973 году, после окончания ремонта и перепланировки. В сентябре 1990 года началась поэтапная передача собора Русской Православной Церкви. 17 сентября 1991 года при участии Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия II в Преображенский собор были торжественно перенесены мощи святителя Иоасафа.