В начале XX века, с развитием Геленджика и увеличением его населения, возникла необходимость в создании дополнительных религиозных сооружений. В 1909 году на территории городского кладбища была возведена небольшая кирпичная часовня во имя святого пророка Илии. Её строительство осуществлялось с использованием материалов, полученных при разборке старого храма, ранее располагавшегося на месте Вознесенского собора в центре города. Часовня служила местом проведения отпеваний и панихид для усопших.
После революционных событий 1917 года многие религиозные учреждения в России подверглись закрытию или разрушению. Однако часовня продолжала функционировать, несмотря на сложные времена. В 1952 году, когда центральный Вознесенский собор был закрыт и передан муниципалитету, православная община Геленджика перенесла свою деятельность в часовню на кладбище. Здесь начали регулярно проводиться богослужения, и часовня была преобразована в храм с престолом, освящённым во имя Вознесения Господня, в память о закрытом соборе.
С началом религиозного возрождения в России в конце XX века, в 1990 году, верующим было возвращено здание Вознесенского собора. В связи с этим, по благословению епископа Екатеринодарского и Кубанского Исидора, храм на старом кладбище был переименован в Спасо-Преображенский. В период с 1990 по 1993 годы была проведена значительная реконструкция: здание храма расширили, пристроили притвор, а также северный и южный приделы. В 1993 году состоялось новое освящение храма в честь Преображения Господня.
В 1996 году, по благословению епископа Исидора, началось строительство притвора храма и колокольни. Работы велись по проекту архитекторов С. Кузнецова и С. Беребердина под руководством главного инженера проекта И. Головкина. В 1998 году, на второй день Рождества Христова, на колокольню вертолётом был установлен шестнадцатиметровый шатёр с куполом и крестом, выполненным из нитридтитанового покрытия.
В 2005 году на территории храма было возведено двухэтажное здание воскресной школы. На первом этаже этого здания устроена крещальная купель для крещения взрослых с полным погружением. В 2008 году рядом с храмом была построена часовня Николая Чудотворца в память о трагически погибших жителях Геленджика. Освящение часовни совершил викарий Екатеринодарской и Кубанской епархии епископ Тихон (Лобковский).
Архитектурно Свято-Преображенский храм представляет собой небольшую одноглавую церковь кубического объёма с округлой апсидой. К главному объёму храма пристроены северный и южный приделы, в которых расположены дверные проёмы. Над центральным объёмом установлен купол на глухом барабане с золочёной луковичной главой и православным восьмиконечным крестом. Стены храма выполнены из дикого камня и кирпича. Над притвором храма выстроена восьмигранная башня колокольни с шатровым завершением и небольшой луковичной главкой с крестом. У входа в храм, перед папертью, располагается полуциркульная лестница.
Внутреннее убранство храма включает деревянный двухъярусный иконостас, в котором установлено 16 икон. Стены храма украшены многочисленными иконами. К югу от храма располагается двухэтажное здание детской воскресной школы. На первом этаже школьного здания устроена крещальная купель для крещения взрослых. На стенах воскресной школы размещены мозаичные иконы Воскресения Христова, Покрова Пресвятой Богородицы и святых угодников Божиих — Николая Чудотворца, Феодора Ушакова, мученика Виктора, Саввы Сербского, благоверного князя Владимира и Георгия Победоносца.
