На территории Верхотурского Николаевского монастыря находится Спасо-Преображенская церковь выстроенная в стиле классицизм с колокольней, разрушенная в 1930-х годах и восстановленная в 1998 году.

Церковь была заложена 28 августа 1821 года. В начале XIX века в монастыре ощущалась недостаточность одной, существующей тогда Свято-Николаевской церкви с приделом. Поэтому настоятель Афанасий ходатайствовал о строительстве небольшой церкви над Святыми вратами. Это ходатайство было удовлетворено, в другом виде: Пермская духовная консистория разрешила вместо предполагаемой постройки небольшой церкви, построить большую церковь с колокольнею во имя Преображения Господня.

Предполагалось, что строительство будет закончено в течение трех лет, в крайнем случае за четыре года. Основные работы были окончены осенью 1827 года, оставалось достроить колокольню и произвести штукатурку и побелку внутри церкви, поставить главы, покрыть железом и водрузить кресты. Однако, вследствие пожара пострадал строительный материал. Поэтому, полностью строительные работы были окончены в 1829 году. По мере изготовления иконостасов, главный Преображенский храм был освящен 30 августа 1834 года Архиепископом Пермским и Верхотурским, 25 июля 1837 года - остальные придельные храмы.

В течение последующих десятилетий церковь Преображения Господня постепенно благоустраивалась. По своей композиции она имела осевую трехчастную схему. На южной и северной фасадах находятся четырехколонные портики. Над храмовой частью помещен световой барабан, покрытый сферическим куполом. Многоярусная колокольня венчалась фигурным шпилем. Сама церковь была построена в духе классицизма, но колокольня - в барочном стиле.

В 1868 году за правым клиросом, под полом, в особо устроенном склепе, захоронено тело Неофита, архиепископа Пермского и Верхотурского. В 1869 году над могилою архиепископа Неофита устроена железная с 4-мя чугунными столбами решетка, чугунная доска с надписью о времени и месте кончины архипастыря. В 1877 году в углублении стены устроен небольшой киот, в котором вставлены по завещанию Неофита его келейные иконы. В 1880 году за левым клиросом был погребен настоятель обители архимандрит Гавриил.

Церковь Преображения Господня была закрыта в 1920 году. При Советской власти с 1926 года, когда в монастыре разместили колонию для малолетних преступников, церковь использовалась в разных целях, в том числе под спортзал для сотрудников и воспитанников колонии.

С 1990 года, когда начались реставрационные работы на территории Свято-Николаевского мужского монастыря, было принято решение о перенесение мощей праведного Симеона Верхотурского из Екатеринбурга в церковь Преображения Господня. 25 сентября мощи праведного Симеона, были перенесены в церковь. Позже здесь же были помещены и мощи преподобного Илии Верхотурского.

В 1994 году была закончена роспись трапезной части церкви, через 4 года, по найденным старым чертежам, восстановили колокольню. В конце 2006 году после запуска отопительной системы мощи праведного Симеона были перенесены в Крестовоздвиженский собор. Мощи преподобного Илии в 2004 году перенесли в небольшой новый Свято-Николаевский храм.

В настоящее время в Преображенской церкви находятся мощи преподобного архимандрита Верхотурского Ареф и Царские врата главного предела, представляющие историческую ценность. Они были подарены в середине XVII века царем Алексеем Михайловичем Романовым городской Одигитриевской церкви, не сохранившейся в XX столетии.

Преображенский храм остается местом, где совершается большинство монастырских Богослужений монастыря. Они проходят здесь со вторника по субботу.