НАЗВАНИЕ собора связано с легендарным Преображенским гвардейским полком, еще в начале XVIII века расквартированным в Литейной части — рядом с усадьбами родных и приближенных царя.
Преображенский полк, любимое детище Петра I. был организован им в 16S7 году в Преображенской слободе, в окрестностях Москвы, и всегда составлял лучшую часть русской гвардии. Сам Петр был
полковником Преображенского полка.

Полковая церковь Преображения Господня была построена в 1743-1754 годах по указу Елизаветы Петровны на том самом месте, где стоял штаб преображенцев. Первый собор был возведен по проекту Михаила Земцова.

В 1825 году первоначальный собор сгорел, после чего в 1827-1829 годах был восстановлен по проекту Василия Стасова, который максимально использовал старые стены и сохранил общую планировку здания. Тогда же вокруг собора была сооружена чугунная ограда, столбами для которой послужили турецкие пушки — трофеи Русско-турецкой войны 1828 года.