Храм был построен в 1758 году на месте, где ранее находились деревянные Никольская и Преображенская церкви, а также женский монастырь.
Согласно преданию, в 1588 году житель Романова Герасим Трифонов привез из Казани икону Божией Матери по указанию, полученному во сне. Икона была помещена в деревянной Никольской церкви. В период Смутного времени начала XVII века икона была перенесена в Ярославль, где впоследствии находилась в Казанском женском монастыре.
Архитектурно храм представляет собой двухэтажное пятиглавое здание. Нижний, зимний храм освящен в честь Казанской иконы Божией Матери, верхний, летний — в честь Преображения Господня. Дополнительно в храме имеются приделы во имя святителя Николая Чудотворца, Рождества Пресвятой Богородицы и преподобного Макария Унженского.
Храм расположен на крутом склоне волжского берега, что придает ему особую выразительность в панораме города. К северной стороне храма примыкает открытая галерея с высоким крыльцом на ползучей арке. Отдельно стоящая восьмигранная шатровая колокольня возвышается выше по склону, создавая вместе с храмом гармоничный архитектурный ансамбль.
