В первой половине XVII века, согласно описи 1626 года, Спасо-Преображенская церковь находилась в крепости города Калуги. В 1685 году деревянный храм был перенесён на новое место за пределами крепости, в район, известный как Завершье, на старой Смоленской дороге. В 1700 году на месте деревянной церкви был возведён каменный храм. В 1776–1778 годах к храму была пристроена трёхъярусная колокольня. В 1804 году была построена трапезная с часовней, а в период с 1804 по 1810 годы, при содействии купца Захара Сорокина, были устроены приделы во имя святителя Николая Чудотворца и преподобного Нила Столобенского.
Архитектурно храм представляет собой двухсветный четверик с декоративным пятиглавием. Пять глав расположены близко друг к другу. Вместо традиционных кокошников под кровлей с трёх сторон четверика находятся полукруглые ниши, в которых ранее размещались изображения святых. Колокольня трёхъярусная, выполненная в готическом стиле, украшена колоннами, установленными по три на углах каждого яруса.
В 1898 году, по инициативе настоятеля храма Алексия Макарова, было открыто церковно-приходское попечительство. В 1899 году в селе Анненки была открыта школа грамоты, аналогичная школа действовала и при храме на Смоленской улице. Храму также принадлежала часовня святителя Николая на источнике «Здоровец» в Березуевском овраге.
В 1938 году храм был закрыт, и здание использовалось под типографию, склады и другие учреждения. Для увеличения полезной площади в храме был сделан второй этаж. В конце 1993 года здание было возвращено Русской Православной Церкви и стало подворьем Свято-Пафнутьева Боровского монастыря. С 19 августа 2011 года в храме возобновились регулярные богослужения.
