История православия на Сахалине началась в XIX веке, когда в 1868 году священник Симеон Казанский прибыл на остров для исполнения духовных треб в населённых пунктах Дуэ, Кусунай и Анива. В 1870 году он заложил один из первых сахалинских храмов во имя святителя Николая в посту Корсаковском. К концу 1880-х годов на острове существовало пять приходских церквей, все они были деревянными и строились преимущественно на казённые средства.
В советский период все храмы на острове были разрушены или перестроены, последний храм был закрыт в 1930 году. Восстановление церковной жизни началось в 1989 году с регистрации общины в Южно-Сахалинске и приобретения помещения для её нужд. В 1993 году была образована Сахалинская епархия Русской Православной Церкви, что дало импульс к открытию новых приходов и строительству храмов на острове.
Храм в городе Холмск был построен в рамках этой программы возрождения православия на Сахалине. Он представляет собой деревянное здание, выполненное в традиционном русском стиле, с использованием композиционных приёмов, восходящих к архитектуре Новгорода. Строительство началось в начале 2000-х годов и завершилось в 2007 году. В 2007 году храм был освящён в честь Преображения Господня.
Архитектурные особенности храма включают в себя традиционную деревянную конструкцию с использованием местных строительных материалов. Внутреннее убранство храма оформлено в соответствии с канонами Русской Православной Церкви, с иконостасом и необходимыми церковными атрибутами. Храм является центром духовной жизни местного православного сообщества, где регулярно проводятся богослужения, обряды крещения, венчания и другие церковные таинства.