Станица Преображенская была основана в 1851 году в результате переселения жителей нескольких станиц Области Войска Донского. В 1855 году на средства жителей была построена небольшая деревянная церковь, освящённая в честь святителя Митрофана Воронежского. Со временем эта церковь не могла вместить всех верующих, особенно в праздничные дни, что побудило станичное общество принять решение о строительстве нового каменного храма. 3 мая 1864 года атаман есаул Протопопов от имени станичного общества обратился в Донскую духовную консисторию с ходатайством о разрешении на строительство новой церкви.
Строительство каменного храма началось в 1864 году и завершилось в 1871 году. Новый храм был освящён в честь Преображения Господня. После 1885 года центр благочиния был перенесён из села Семёновка в станицу Преображенскую, и Преображенская церковь стала главным храмом благочиния.
В 1932 году, в период антирелигиозной политики советского государства, с колокольни храма были сняты колокола. Во время Великой Отечественной войны здание храма использовалось как зерносклад. Несмотря на это, храм продолжал функционировать, и богослужения в нём не прекращались.
В 2002 году была официально зарегистрирована местная религиозная организация "Православный приход храма Преображения Господня станицы Преображенской Киквидзенского района Волгоградской области Урюпинской епархии Русской Православной Церкви (Московский Патриархат)".
