Храм Преображения Господня в Арзамасе является частью Спасо-Преображенского мужского монастыря, основанного около 1555 года. Первое документальное упоминание монастыря относится к 1585 году. Изначально все постройки обители были деревянными. К концу XVI века в монастыре насчитывалось два храма и шестнадцать келий, где проживало двадцать иноков. К 1626 году число братии увеличилось до тридцати трех человек.
В 1638 году началось строительство каменного собора в честь Преображения Господня, завершенное к 1647 году. В последующие столетия собор неоднократно перестраивался. В монастыре также были возведены другие храмы: пятиглавая церковь Рождества Богородицы со Сретенским приделом, храм Святого Георгия Победоносца, Успенская церковь и часовня, посвященная образу Спаса Нерукотворного. К началу XX века монастырский комплекс включал три храма и колокольню.
В 1924 году монастырь был закрыт, а его помещения частично разрушены. В разное время на территории обители располагались швейная фабрика и городской архив. Возрождение монастыря началось в 2000-е годы. В 2004 году к обители был приписан Благовещенский храм, где начались реставрационные работы. Первая церковная служба после восстановления состоялась на Рождество в 2006 году.
Спасо-Преображенский собор, древнейшая постройка Арзамаса, был заложен в 1638 году игуменом Ионой и завершен в начале 1640-х годов игуменом Корнилием. Храм представляет собой характерный для нижегородского зодчества середины XVII века четырехстолпный пятикупольный трехапсидный храм с крупными закомарами. В третьей четверти XVIII века собор был перестроен игуменом Иоасафом: пробиты новые окна, сооружена трапезная с приделами Успения Богородицы и Марии Магдалины. В 1786 году храм был вновь освящен.
