Первый единоверческий деревянный храм в честь Преображения Господня в селении Шемонаевском (ныне г. Шемонаиха) был построен в 1845 году. Впоследствии появился второй храм, но оба здания сгорели в пожарах. С 1897 по 1898 год на средства благотворителя был возведен каменный Преображенский храм, который в советский период был разрушен.
В 1989 году в Шемонаихе образован православный приход, первоначально размещавшийся в Крестовоздвиженском храме, устроенном в перестроенном частном доме по ул. Достоевского, 54. В 1990-1992 годах проведена реконструкция: пристроена алтарная апсида, заменены оконные блокы, сооружена ограда.
С 1998 года начато строительство нового деревянного храма Преображения Господня по ул. Алтайская, 6, на месте разрушенной каменной церкви. Первое богослужение состоялось в ночь на 7 января 2004 года. Чин великого освящения совершён 23 декабря 2012 года.
При храме действует воскресная школа для детей 4-15 лет. В числе святынь - частица мощей преподобного Севастиана Карагандинского. Престольный праздник отмечается 19 августа по новому стилю.
Исторически Шемонаиха в начале XX века была крупным единоверческим селом с каменной Преображенской церковью (1898 г.), входившей в 32-е благочиние Томской епархии. Приход включал также селения Вавилонка и Кабаново с часовней Успения Пресвятой Богородицы (1890 г.).