Новый Спасо-Преображенский собор возводился в начале XVI века. Архимандрит Макарий (Миролюбов), автор обстоятельного «Археологического описания церковных древностей в Новгороде и его окрестностях», изданного в 1860-е годы, указывает: «Собор сей был построен монастырскою казною из камня и кирпича, квадратным, с четырьмя столбами внутри, с пятью главами над кровлею и с тремя полукружиями на восток». В 1515 году его освятили.
Образцом для нового соборного храма послужил Успенский собор Московского Кремля. В XVI веке на Руси возводили довольно много подобных храмов. В Новгороде, незадолго до этого приведенном Москвой к повиновению, строительство «типично-московского» храма имело еще и политический характер. Со всем тем, нельзя сказать, будто Спасо-Преображенский собор вовсе лишен новгородских черт. Искусствовед и археолог М.К. Каргер (1903-1976) совершенно справедливо отмечает, что существование новгородской архитектурной школы «не закончилось с падением политической независимости Новгорода». Еще раньше на это указывал архимандрит Макарий: «Судя по тому, — писал он, — что Спасо-Преображенский собор в Хутынском монастыре строился тогда, как Новгород находился под московскою державою и даже под управлением московского митрополита, надлежит принять, что он строен по образцу московских храмов. Но, с другой стороны, в архитектуре собора нет таких особенностей, коими он отличался бы от древних новгородских церквей, кроме разве того, что он построен без хор и вход в купол у него не с южной и западной стороны, а в алтаре с восточной». «По описи 1642 года, — продолжает архимандрит Макарий, — собор был о пяти главах, обитых дубовою чешуею. На большой главе крест был деревянный, обитый медью золоченою, с яблоком также медным позолоченным, а на прочих главах кресты были железные. Вход в соборную церковь был с трех сторон. С западной стороны двери створчатые, обитые белым железом; с северной стороны двери были створчатые дощатые, обитые с одной стороны черным, а с другой внутренней белым железом, и при них дверцы были деревянные решеткою».
В 1646 году к Спасо-Преображенскому собору пристроили два придела — Иоанно-Богословский с севера (впоследствии был переосвящен во имя Архенгела Гавриила по просьбе вдовы Г.Р. Державина) и Покровский с юга. С запада была сооружена новая паперть, а главы собора вместо «дубовой чешуи» покрыли белым железом.
В следующем столетии храм подвергался незначительным изменениям. В 1712-37 годах, при архимандрите Вениамине, был обновлен иконостас. В 1799-1802 годах в соборе настелили новый пол («путиловскою плитою», как указывает архимандрит Макарий) и растесали окна. В 1835 году сочли нужным до основания разобрать Покровский придел (в документах не указывается, почему это было сделано). Возобновлен и украшен он был на средства Д.А. Державиной, вдовы поэта.
После Великой Отечественной войны Спасо-Преображенский собор находился в ужасающем состоянии. Обрушилась почти вся его верхняя часть, в стенах образовались проломы и трещины. На всем фасаде имелись выбоины от осколков снарядов. Всерьез говорилось о том, что легче построить новый собор, чем реставрировать старый. Но храм все же был полностью восстановлен, и сегодня он, как и века назад, поражает паломников своей величественной красотой.