В 1683 году вдова московского купца Фёдора Щепоткина, Евдокия Никифоровна Щепоткина, инициировала строительство женского Преображенского монастыря в Соликамске. Для возведения монастыря и его храмов она выделила собственные средства. Грамота на строительство была выдана вятским архиепископом в том же году. Наблюдение за строительством осуществлял посадский человек Никита Третьяков. Строительство храма началось в 1684 году под руководством подмастерья каменных дел Логинка Корсакова. В 1686 году между заказчицей и исполнителем работ возник конфликт, связанный с несоответствием строительства утверждённому чертежу. В 1687 году произошло обрушение верхней части недостроенной церкви, что задержало завершение строительства до 1690 года. Освящение храма состоялось 6 сентября 1692 года.
После упразднения монастыря в 1765 году храм стал приходской церковью. В 1928 году, в период советской власти, церковь была закрыта, а её здание использовалось для различных хозяйственных нужд, что привело к значительным разрушениям. В 1991 году храм был возвращён Русской Православной Церкви и вновь стал действующим. С 2014 года он является кафедральным собором Соликамской епархии.
Архитектурно храм представляет собой пятиглавое бесстолпное здание с шатровой колокольней, расположенной над притвором. Четверик храма несколько расширен в ширину, трапезная квадратная в плане и несколько уже основного объёма, перекрыта сводом. Алтарная апсида полукруглая. Фасады украшены декоративным карнизом, прорезанным килевидными фронтончиками оконных наличников. С южной стороны храма имеется крыльцо на массивных столбах. Декор храма относительно скромный, но благодаря удачным пропорциям здание выглядит изящно.
В непосредственной близости к храму расположена Введенская церковь, построенная в 1687–1713 годах и также входившая в ансамбль Преображенского монастыря. Введенская церковь является зимним храмом и отличается простотой архитектуры, сохранив деревянный лемеховый купол.
