В 1920-х годах, в период антирелигиозной кампании, первая церковь в Изобильном была разрушена. На протяжении последующих десятилетий верующие города испытывали нехватку храмов для проведения богослужений. Лишь в середине XX века был построен небольшой Свято-Никольский храм, который не мог вместить всех желающих. С конца 1980-х годов, на фоне общего религиозного возрождения в стране, возникла необходимость в строительстве нового, более вместительного храма.
В 1993 году было образовано Изобильненское благочиние Ставропольской и Владикавказской епархии Русской Православной Церкви, включающее приходы Изобильненского и Новоалександровского районов. В это же время начались работы по строительству нового храма, однако экономические трудности середины 1990-х годов приостановили реализацию проекта. Строительство было возобновлено благодаря усилиям Василия Зиновьева, возглавлявшего в то время ООО «Кавказтрансгаз», а также при поддержке ОАО «Газпром» и участии архиепископа Ставропольского и Владикавказского Феофана.
В течение нескольких лет были устранены технические недоработки, завершены строительные и отделочные работы. Купола и кресты, изготовленные по специальному заказу в Волгодонске, были установлены, а колокола, отлитые в Воронеже, заняли свое место на колокольне. Вес самого крупного колокола — благовеста — составляет более полутонны. Настройкой колоколов занимался приглашенный звонарь из Великого Новгорода.
21 декабря 2008 года состоялось освящение нового храма — Собора Преображения Господня. Торжественную службу возглавил архиепископ Ставропольский и Владикавказский Феофан. Среди почетных гостей присутствовали представители региональной и федеральной власти, а также руководители крупных предприятий.
Архитектура храма сочетает традиционные элементы православного зодчества с современными строительными технологиями. Высота собора составляет 38 метров, что делает его одним из самых высоких храмов в Ставропольском крае. Диаметр центрального купола — около восьми метров, четырех малых — свыше пяти метров. Внутреннее пространство храма рассчитано на одновременное присутствие около 500 прихожан. В нижнем приделе расположен большой зал, вмещающий до 200 человек, предназначенный для проведения церковных форумов, конференций и других мероприятий.
