Строительные работы по возведению храма начались летом 27 августа 1889 года и продолжались до 1893 года. Необходимые денежные средства были выделаны богатым фабрикантом М.Н. Гарелиным. Освящение церкви состоялось 24 августа 1893 года. Разработкой проекта церкви занимался талантливый архитектор из Москвы – Каминский Александр Степанович. В вопросе архитектурного оформления храма стоит отметить, что фасады главного объема завершались кокошниками, а на углах располагались шатровые башни. Венчание храма осуществлено при помощи восьмерика с пятью главками, находящимися на граненых барабанах. Особенно пышными смотрятся карнизы и наличники, а также двухъярусные кокошники и некоторые другие архитектурные составляющие, воплощающие в жизнь столь нарядный облик храма. Со стороны запада к церкви примыкает шатровая колокольня, в которой изначально были размещены 12 колоколов. В храм можно войти через несколько входов, выделенных шатровыми крыльцами. Наибольшее количество деталей отделки были заимствованы из особенностей зодчества конца 17 столетия. Рядом с главным входом в храм стоит кирпичный двухэтажный дом притча. В церкви установлены два иконостаса: один – трехъярусный, установленный в самом центре храма, а другой – двухъярусный, выполненный согласно наброскам Александра Степановича. Предназначенные для иконостаса иконы были написаны художником из Москвы Я.И. Ручкиным. Помимо этого в храм были перенесены некоторые старинные и особенно почитаемые иконы из домашней личной молельни Гарелиных. В храме – много настенной живописи, которая была выполнена художником И.В. Белоусовым. Когда еще только разрабатывался проект Преображенского собора, он был рассчитан на семьсот человек, проживающих в селении Рылиха. После возведения храма селение получило название Преображенское и стало частью города Иваново с 1917 года.