Главный Никольский храм монастыря из-за увеличения братии и приходящих богомольцев оказался маловместительным. В силу этого настоятель монастыря архимандрит Афанасий с братиею ходатайствовал перед преосвященным Иустином, епископом Пермским и Екатеринбургским о разрешении постройки 2-го каменного храма. Пермская духовная консистория указом от 3 августа 1821 года разрешила построить большой каменный храм во имя Преображения Господня с 2-мя приделами: в честь Благовещения Пресвятые Богородицы и Архистратига Божия Михаила с колокольнею. 28 августа 1821 года церковь была заложена. 30 августа 1834 года главный Преображенский храм был освящен Высокопреосвященнейшим Аркадием, Архиепископом Пермским и Верхотурским, а 25 июля 1837 года им же освящены придельные храмы.
За главным клиросом главного Преображенского храма, под полом, в особо устроенном склепе, покоится тело Высокопреосвященнейшего Неофита, архиепископа Пермского и Верхотурского. В 1869 году над могилою архиепископа Неофита устроена железная с 4-мя чугунными столбами решетка, чугунная доска с надписью о времени и месте кончины архипастыря. В 1877 году в углублении стены устроен небольшой киот, в котором вставлены по завещанию Неофита его келейные иконы. Под левым клиросом погребен настоятель сего монастыря архимандрит Гавриил.
В Верхотурье 19 января 2015 года освятили уникальный 16-тонный колокол в Спасо-Преображенском храме Свято-Николаевского мужского монастыря, сообщили «Областной газете» в департаменте информполитики губернатора. Идея отлить колокол появилась у властей Свердловской области. Она была поддержана Митрополитом Екатеринбургским и Верхотурским Кириллом, спустя год колокол впервые зазвучал на территории мужского монастыря. «В Москве есть Царь-колокол, который является одной из достопримечательностей города. Теперь у нас фактически появился свой, уральский Царь-колокол, но уже звучащий. Таких больших колоколов в стране очень мало. И у нас в Свердловской области будет звучать настоящий голос православия. Пусть звук колокола привлечёт в Верхотурье много добрых людей», — сказал митрополит. В церемонии освящения принял участие губернатор Евгений Куйвашев. Глава региона вместе с митрополитом первым ударил в колокол. Отметим, большой праздничный благовест весит свыше 16 тонн и по весу входит в двадцатку самых больших колоколов России. В тихую безветренную погоду звук колокола может быть слышен на расстоянии более 10 км. На новом колоколе изображены шесть ростовых икон — Пресвятой Троицы, святого апостола Андрея Первозванного, святителя Николая Чудотворца, святых Царственных Страстотерпцев, святого мученика Царя Николая II и святого праведного Симеона Верхотурского.
