В 30-х годах XIX века к храму была пристроена трапезная часть в стиле классицизма, и в ней устроены два придела.
В течении XVIII и XIX веков храм перестраивался и расширялся. Была пристроена трапезная часть, устроены приделы во имя Николая Чудотворца, свт. Тихона Амафунтского,.
В 80-х годах XIX века на прежнем месте был заново выстроен уже трехпрестольный собор в русско-византийском стиле, с сохранением старой трапезной части с двумя приделами. Собор стал таким образом пятипрестольным. В конце XIX-начале ХХ веков под трапезной частью был устроен подземный храм-усыпальница Шепелевых. В 30-годы ХХ века Преображенский собор был разрушен, и все шесть имевшихся в нём престолов – утрачены.
В наше время, после произведения раскопок и открытия сохранившейся подземной храмовой части собора, 29 июня 2000 г. архиепископ Калужский и Боровский Климент, митрополит Воронежский и Липецкий Мефодий и епископ Людиновский Георгий совершили чин освящения основания под строительство нового двухярусного Преображенского собора по заново выполненному проекту. Авторы проекта — «Творческая мастерская архитектора О. Гридасова».
Новый каменный пятикупольный собор, построенный к лету 2005 года в русско-византийском стиле по крестово-купольной схеме, имеет два храма: нижний (полуподземный) во имя прп. Тихона Калужского и верхний в честь Преображения Господня. Летом 2006 года были завершены все отделочные работы в нижнем храме собора, установлен басменный иконостас. 29 июня 2006 года освящена новая резная позолоченная рака над мощами преподобного Тихона Калужского. 28 августа, в праздник Успения Божией Матери, митрополитом Калужским Боровским Климентом был совершен чин освящения храма во имя прп. Тихона Калужского и отслужена первая праздничная Божественная Литургия.
28 августа 2009 года митрополитом Калужским и Боровским было совершено освящение верхнего храма собора – в честь Преображения Господня – с двумя боковыми приделами: южным в честь иконы Божией Матери «Иверская» и северным во имя «Собора преподобных Оптинских старцев».
С 2013 по 2016 годы верхний храм Преображенского собора был расписан русскими мастерами в византийском стиле. Духовная сила и художественное мастерство росписи создают пронизанное золотым светом пространство библейких образов, атмосферу напряженной и радостной молитвы.
В храме совершаются богослужения во все времена года. По будним дням в нижнем храме – во имя преподобного Тихона Калужского, – ежедневно совершаются утренние молитвы, полунощница и братский молебен перед ракой над мощами прп Тихона Калужского, в течение дня также служатся молебны и панихиды, один раз в неделю совершается Божественная литургия. В престольный праздник монастыря 28 и 29 июня в Нижнем храме служится молебен с акафистом и совершается ранняя Божественная литургия.
В верхнем Преображенском храме вечерние богослужения и Божественная литургия совершаются по будним дням попеременно с Никольским храмом, а также в дни празднования престолов собора – Преображения Господня, иконы Божией Матери «Иверская» и преподобных Оптинских старцев.
Внутреннее убранство Нижнего храма – деревянный иконостас, покрытый листовой басмой, с установленными писаными иконами, отдельно стоящая резная позолоченная рака над мощами преподобного Тихона, деревянный клирос, резные киоты с иконами, кованые светильники (три хоруса и бра). Внутреннее убранство Верхнего храма – три деревянных резных иконостаса (центральный трехъярусный из кипариса, в боковых приделах из липы) с писаными иконами, деревянный клирос, резные киоты с иконами, позолоченные паникадила и бра.
