Собор был освящён архиепископом Сильвестром 5 (16) августа 1754 год в присутствии императрицы, накануне праздника Преображения Господня. Пятиярусный иконостас и алтарная сень выполнены московскими резчиками Кобылинскими по эскизу архитектора Франческо Растрелли
Преображенский собор является одним из самых посещаемых храмов Санкт-Петербурга. Широко известен хор собора, где выступают солисты Академической капеллы. Первый настоятель собора - протопоп Лука Иванов (28 января 1752 — 13 марта 1758). С 11 августа 2014 года по настоящее время настоятелем Преображенского собора является протоиерей Николай Брындин.
