Построен в 1870-1884 гг. на средства ковровчан, особенно значительными были пожертвования купцов Дунаевых, Сомовых и дворян Култашевых. Ковровский купец 2-й гильдии Михаил Дмитриевич Сомов руководил строительством храма, построенного по проекту владимирского епархиального архитектора Николая Андреевича Артлебена.

Главный престол в честь Преображения Господня. Приделов два: южный во имя святителя и чудотворца Николая, северный в честь иконы Божьей Матери "Всех Скорбящих Радость". Храм был приписным к Христорождественскому собору. Ему принадлежали каменная ризница и сторожка. В 1920-е гг. в отличие от Христорождественского Собора, Спасо-Преображенский храм постоянно находился в ведении сторонников патриарха Тихона (Белавина) и его приемника патриаршего местоблюстителя митрополита Сергия (Старогородского).

Закрыт в 1934 г., использовался в качестве тюрьмы и склада. Здание значительно пострадало, завершение храма и колокольни оказались утраченными, а церковная ограда разобрана до основания.

Возвращен епархии в 1991 г. после длительных усилий верующих и ряда депутатов Ковровского Горсовета во главе с Владиславом Борисовичем Богатыревым. В настоящее время работы по приведению собора в вид, близкий первоначальному, продолжаются.