Строительство храма задумано в 1861 году купцом П. Татариновым, который для закладки церкви, которая состоялась в 1863 году, пожертвовал 6 тыс руб. Последовавшая в том же году смерть купца не позволила осуществить начатое. Наследники отказались продолжать стройку, передав её женскому монастырю. Дополнительные средства были предоставлены Троицкими купцами И. Васильевым, К. Сыромятниковым и др.
Указом Святейшего Синода от 16 июня 1862 года разрешено строительство нового монастырского храма для Казанско-Богородицкого монастыря – церкви Преображения Господня. Закладка его состоялась 9 июня 1863 года, ее провел протоиерей Свято-Троицкого собора Гавриил Аманацкий. Возводили церковь в течение четырех лет. Построена на частные пожертвования троичан: от купца И. Васильева – 10 тыс. руб., купеческих вдов Е. Бакакиной – 6 тыс. руб., Е. Татариновой – 2,3 тыс. руб., поступили средства и от городского головы В. Пупышева. Летом 1870 года строительство церкви было завершено. Это самое большое строение Казанского монастыря, представляющее собой классический образец крестово-купольного храма. Главной его архитектурной особенностью является устремленность вверх, что достигается за счет преобладания высоты здания над шириной, храм кажется лёгким, воздушным. На нем установили 5 вызолоченных крестов, резной золоченый трехъярусный иконостас, в куполе были прописаны четыре парящих ангела. Освещался храм медным посеребренным паникадилом и серебряными лампадами, был богато украшен иконами, их насчитывалось 89. 1 октября 1870 года в присутствии флигель-адъютанта Его Императорского Величества графа Берга состоялось её освящение. Перед церемонией неизвестные лица передали в дар церкви икону Великомученика и Целителя Пантелеймона в золочёной резной раме.
22 июля 1891 года в Троицке проездом побывал цесаревич Николай, будущий российский император Николай II. Он посетил монастырский храм Преображения Господня и пожаловал храму икону святителя Николая Чудотворца, которая находится в нем и сейчас.
В первые годы советской власти монастырь еще жил своей обыденной жизнью, но уже в 1922 году его, как и большинство церковных учреждений, закрыли. В 1927 году по распоряжению правительства все монастырские здания отдали «под культурно-просветительные нужды». С тех пор у них поменялось много хозяев. В довоенное время здесь стояли 47-я и 48-я кавалерийские бригады, в годы Великой Отечественной войны располагалось военное летное училище, в 1947 году монастырские постройки передали авиационно-техническому училищу. Храм Преображения Господня превратили в спортзал, а Казанскую церковь в 1949 году вообще разобрали.
Первый шаг к возрождению святой обители сделан в 1991 году, когда руководство авиационно-технического училища обратилось к Церковному совету Димитриевской церкви с просьбой принять храм Преображения Господня на церковный баланс. Монашеская община воссоздана в 1996 году. Храм Преображения Господня отреставрирован.
