Изысканное двухэтажное здание церкви было возведено в середине XIX столетия. Этот проект в стиле классицизма, украшенный стройным рядом дорических полуколонн и треугольными фронтонами, радует взгляд своим совершенством и завершенностью. Общую композицию венчает скромное пятиглавие, лишенное излишнего пафоса, но светлое и торжественное. Прежде этот великолепный архитектурный ансамбль гармонично дополняла трехъярусная колокольня.
На этом месте в XVII веке уже стояла деревянная церковь, однако через двести лет она пришла в негодность, поэтому и решено было возвести новый каменный храм, освященный в честь Преображения Господня. Собор имеет главный нижний престол Пресвятой Богородицы, а также еще два престола во имя Архистратига Михаила и великомученицы Варвары. Весь комплекс входил в состав Успенского монастыря, здесь хранилась бесценная святыня – тульская икона Николая Чудотворца. По легенде, в этих местах ее нашли днепровские казаки, построили во имя ее храм. С тех пор она особо почитаема воинством и казачеством. Считается, что именно «Никола Тульский» оказал помощь в отражении нашествия крымских татар в 1552-ом. К сожалению, после революции образ был утрачен.
Как и многие культовые сооружения, храм подвергся гонениям. Были снесены купола и разрушена звонница. Строение передали оружейному заводу, помещения использовали под склады и различные советские учреждения. Лишь в 1960-ом власти опомнились и дали постройке статус памятника истории и культуры. В новейшее время здание вернули РПЦ, и была проведена полноценная реставрация.