История главного православного собора Одессы неразрывно связана с историей самого города. В старину каждый город начинался с храма. Люди, осваивая новое место, ставили крест, на этом месте строили церковь, где служили первый молебен «во основание града сего». Потом вырастал город, появлялись новые церкви, но этот, первый храм был всегда самым главным.
Будучи ровесником города, Кафедральный Спасо-Преображенский собор был свидетелем многих важных событий, происходивших в Одессе. Соборный парк, в котором стоит собор, по плану отцов-основателей должен был стать главной площадью Одессы, а первый камень в основание храма был заложен в 1795 году. Церковь строилась по проекту инженера В. Вонрезанта, и должна была быть построена уже в 1797 году — через два года после начала строительства. Однако строительство было приостановлено по причине, от горожан не зависящей. Павел I, ставший в ноябре 1796 года Императором Всероссийским, секвестировал бюджет, отпущенный на строительство молодой Одессы, попросту говоря, перестал выделять деньги, обещанные его матушкой, Екатериной II. Однако правление Павла I скоропостижно завершилось в 1801 году, при деятельном участии одного из основателей Одессы Осипа Михайловича Дерибаса, финансирование строительства возобновилось, и под руководством городского архитектора Франца Фраполли за пять лет — с 1804 года по 1809 год — церковь была построена.
25 мая 1809 года состоялось освящение церкви, тогда же она и получила окончательно наименование — Спасо-Преображенская. Интересно, что брат Франца — Джованни Фраполли, тоже архитектор, участвовал в строительстве старой одесской кирхи вместе с Г.Торичелли. К этому же времени относится и проект колокольни, составленный Джованни Фраполли. Колокольня высотой 74 метра строилась с 1825 года по 1837 год. Главный колокол отлили на месте из 28-ми турецких пушек — трофее в компании 1828-1829 годов. Шпиль колокольни был далеко виден с моря и упоминался во всех лоциях.
Некоторые историки считают, что, вполне вероятно, в соборе могли встречаться Пушкин и юный Лермонтов, побывавший в то же время в Одессе с бабушкой. 9 октября 1828 года перед образом Спасителя в серебряной ризе на жертвеннике молился спасенный от неминуемой смерти во время ночной бури при переходе из Варны в Одессу на корабле «Императрица Мария» император Николай I. В 1837 году Екатеринославская епархия разделилась на собственно Екатеринославскую и Херсонско-Таврическую. Одесса сделалась резиденцией херсонско-таврического епархиального архиерея, а Преображенский собор — кафедральным. Поэтому начинается его большая перестройка: старая его часть соединяется трапезной церковью с колокольней, заменяются купола, расширяются и подымаются боковые приделы, устраиваются ризница, библиотека, архив, полы устилаются мраморной плиткой, изготавливаются специальные люстры и т.д. В 1841 — 1848 годах архитектор Д.Гейденрейх построил трапезную часть собора, объединившую колокольню и старую церковь. В аналое, в деревянном киоте, лежал большой медный крест, отлитый из монет, которые бросали «на общую свечу» солдаты, проходившие в 1854 году через Одессу в Севастополь. А когда во время Крымской войны город подвергся обстрелу с моря, Анна Тютчева, дочь великого поэта, записала в дневнике: «Английская граната разорвалась около собора в то самое время, когда шел крестный ход с плащаницей во главе с преосвященным Иннокентием. Народ был наэлектризован, никто не бежал и не пытался лечь на землю. Несмотря на адский огонь, служба в соборе продолжалась. Вдруг раздался страшный грохот. Стекла в куполе лопнули и посыпались на мраморный пол». В тот раз Собор устоял.
В Преображенском соборе 17 июня 1889 года крестили будущую великую поэтессу Анну Ахматову. Об этом сохранилась запись в «Метрической книге» Херсонской духовной консистории: «капитан 2-го ранга Андрей Антонов Горенко и законная жена его Инна Эразмова — оба православные». Совершил обряд протоирей Евлампий Арнольд.
В 1894 году был проведен капитальный ремонт собора по проекту архитектора Л.Прокоповича. В 1900-1903 годах была проведена большая реконструкция. Были изменены фасады, пристроены боковые помещения, над которыми были поставлены купола, интерьер был значительно перестроен, к восточному фасаду был пристроен портик, а также была украшена колокольня. Новый пол был сделан из белого мрамора. После реконструкции собор стал одним из крупнейших храмов Российской империи и вмещал до 9 тысяч человек.
В 1919 году в соборе отпевали звезду немого кино, неотразимую и загадочную Веру Холодную. В Спасо-Преображенском соборе были похоронены граф Михаил Воронцов и его супруга Елизавета. Это редчайший случай, когда в кафедральном соборе погребена женщина, ибо в силу традиций исключение делалось только для членов царской семьи. У гроба Воронцова находилось знамя, преподнесенное собору Николаем I в 1828 году. Во время торжественных церковных процессий староста собора нес это знамя.
В 1936 году собор был варварски разрушен. Сначала из него вынесли все убранство, а затем взорвали. Люди, видевшие эту трагедию, рассказывают, что в колокольню была заложена мощная взрывчатка, потому что уничтожить храм было не так-то просто. Решили взорвать колокольню, чтобы она упала на собор и разрушила его. Расчет удался. После взрыва вместо храма остались страшные развалины с торчащими вверх ребрами конструкций. Груды камня покрывали всю площадь. Из соборного камня выстроили школу №121. На месте собора в середине 1950-х годов стоял необычный памятник Сталину.
Воссоздание собора началось в 1999 году. По сути, он был выстроен заново, став, таким образом одновременно самой старой и самой новой православной церковью Одессы. Собор был восстановлен на прежнем месте в том самом виде, какой имел после реконструкции 1903 года. Размеры и расположение восстанавливаемого здания определялись вскрытыми фундаментами разрушенного в 1936 году собора. Габаритные размеры здания — 46.6 х 90.6 м, а высота колокольни — 72 м. Общее число колоколов — 23. Это самый крупный комплект колоколов в Украине. В 2008 году воронежский колокольный завод «Вера» отлил для Спасо-Преображенского собора ещё один крупнейший в Украине 14-тонный колокол. Колокол-гигант впервые зазвучал в сентябре того же года.
Главный алтарь собора освятил Патриарх Московский и всея Руси Кирилл в июле 2010 года. С этого момента можно считать восстановление собора в целом оконченным. Центральный мраморный иконостас расписывал известный украинский художник Георгий Журавский. В 2000 году была полностью восстановлена колокольня. 10 ноября 2005 года состоялось перезахоронение останков М.С.Воронцова и Е.К.Воронцовой со Слободского кладбища. 21 июня 2010 года состоялось освящение восстановленного Спасо-Преображенского собора.
