Спасо-Преображенский собор — главный храм Пермской епархии в ХIХ — начале ХХ веков. История собора уходит в далёкое прошлое, и начинается ещё в ХVI веке, когда в 1560 году Аникой Строгановым основывается Пыскорский монастырь на Каме. Эта обитель была одной из самых богатых на Урале, так как ктиторы были самые известные промышленники того времени — Строгановы. Правда, к середине ХVIII столетия монастырь этот обеднел, и его состояние оставляло желать лучшего. Вместе с указом об образовании Пермского наместничества, императрица Екатерина II подписала указ о переводе Пыскорского монастыря в центральный град наместничества — Пермь. Так, благодаря Указу о переводе в новообразованный административный центр, старинный Пыскорский монастырь, основанный в 1560 году на Каме братьями Строгановыми, обрёл второе рождение. Освоение Слудской горки в новом центре Перми началось с обустройства монастырских келий и небольшой Стефановской церкви, освящённой в 1798 году. Сам же проект будущего монастырского собора был выполнен в Москве, предположительно М. Ф. Казаковым, или его учениками. Доработками занимался уже пермский архитектор Г. Х. Паульсен.
Стоит отметить сходство Спасо-Преображенского собора с липецким Христорождественским, возможно, сооружались они по типовому проекту. Кафедральный собор в Перми должен был стать центральным зданием ансамбля мужского Спасо-Преображенского монастыря. В него должны были войти архирейский дом, духовная семинария, консистория и целый ряд других построек. Только на одну разработку, согласование и поиск финансирования строительства этого грандиозного собора ушло почти 10 лет — с 1789 года по 1798 год. Первый фундамент в основание будущего храма был положен в 1798 году. Возведение здания происходило в несколько этапов. На первом этапе строилась летняя, холодная часть храма — церковь Преображения Господня. Её строительство было завершено в 1818 году, освящена в 1819 году. После окончания возведения основного объёма начали строить 67-метровую колокольню по проекту архитекторов П. Т. Васильева и П. И. Таманского. Всего на колокольне было установлено 11 колоколов, перевезённые с далёкого Пыскорского монастыря.
Великое освящение кафедрального Спасо-Преображенского собора совершил в 1832 году епископ Пермский Аркадий в присутствии духовенства. Для благоукрашения нового кафедрального собора из Пыскорского монастыря по Каме был перевезён старинный резной иконостас, каркас которого был выполнен мастерами-резчиками в 1780 — начале 1790-х годов на Горнощитском заводе Екатеринбурга, а «клейма» — по заказу в московских мастерских. Период постройки собора пришёлся на расцвет классицизма, что и продиктовало архитектурный стиль здания. Также в его облике нашли отражение специфические черты Уральской архитектуры: мощные стены из кирпича, толщина которых доходит до 2 метров, металлические решётки в окнах, чугунные двери и полы.
На протяжении всего времени на строительство собора от жителей Пермской губернии поступали деньги, предоставлялись дерево и прочие стройматериалы. Спасо-Преображенский собор неоднократно подвергался реконструкциям. Так, первая перестройка проводилась в 1853-1854 годах по проекту губернского архитектора Г. П. Летучего, в результате которой был сделан проект реконструкции собора, который включал в себя следующие работы: отдельно стоящие колокольня и собор соединяются крытой наземной галереей; колокольня с южной стороны получает ещё одну галерею, соединяющую её с архирейским домом. В 1892-1893 годах архитектор А. Б. Турчевич провёл ещё одну реконструкцию здания. С южной и северной сторон переходной галереи были устроены два придела, увенчанные главками с луковичными завершениями.
В 1931 году здание Спасо-Преображенского собора местные власти закрывают для богослужений и передают музейщикам для размещения пермской художественной галереи. После проведённого косметического ремонта она въехала в церковные стены в 1932 году. В 1954-1958 годах в здании бывшего кафедрального собора проводится кардинальная реконструкция, придавшая храму 3-х этажное деление. После «ремонта» на 3-ий этаж переезжает знаменитая экспозиция пермской деревянной скульптуры. Проект расширения площадей здания выполнен архитектором Н. А. Шваревым. Также в эти годы реконструирована ризница, расположенная с северной стороны входа, — в нижнем этаже устроен лекционный зал, в верхнем — кабинеты научных сотрудников галереи. В здании было проведено центральное отопление, устроена электрическая подстанция, появилась внутренняя телефонная сеть. Впустив в свои стены галерею, Спасо-Преображенский собор отчасти теряет черты своей прежней величественности. Так, например, к 1940-м годам на шпиле колокольни и возле купола выросли молодые деревья. А чуть позже, в 1946 году, здание бывшего храма пострадало от праздничного салюта в честь Дня Победы — шпиль колокольни сгорел от попадания в него осветительной ракеты. Вскоре шпиль восстановили, но уменьшили в размерах.
В 1996 году в администрации Пермской области заговорили о передаче Спасо-Преображенского собора Пермской епархии. Приказ о передаче здания Спасо-Преображенского собора РПЦ был подписан Федеральным агентством по управлению государственным имуществом только в конце 2011 года. В 2012 году по Федеральному закону №327-ФЗ он был возвращён Церкви и передан в собственность Пермской епархии. Пермская епархия сразу же вплотную занялась подготовкой первоначального проекта реконструкции Кафедрального собора. Проект предполагает переезд галереи в новое здание; само здание подвергнется реконструкции: будут убраны перекрытия, возведённые в советское время для увеличения экспозиционных площадей. А уже Пермское ООО Научно-производственное объединение «Реставрация», учреждённое в 2014 году, разработало конечный проект реконструкции здания Спасо-Преображенского кафедрального собора, в результате которого здание будет полностью приведено в соответствие с историческим обликом.
В воскресние, 13 ноября 2011 года, по благословению Высокопреосвященнейшего Мефодия, митрополита Пермского и Соликамского, начался демонтаж основного купола собора. Стоит сказать, что старый деревянный купол был выполнен в 1958 году. Обследование специалистами перед демонтажом показало, что износ конструкции составляет 95% и находится в аварийном состоянии. Новая же конструкция выполнена из современных, облегчённых, прочных и долговечных материалов. В отличие от прежнего, вновь установленный купол выглядит как золотой: основу из металла теперь покрывает напыление из нитрит-титана. Сейчас реставрация внешнего фасада подходит к завершающему этапу. Поставлены кресты на колокольне и куполе, заменена кровля, окна, восстановлены паперти собора — они были полностью провалены, фактически не существовали. Реставраторы закончили штукатурные работы и приступили к раскраске фасадов, свойственных эпохе классицизма. Внутренняя реставрация возможна только после переезда галереи. Предстоит демонтировать перекрытия, убрать то лишнее, что настроено в разные годы. Предстоит бережное восстановление уникального иконостаса ХVIII века. То, что он сохранился, — почти единичный случай, их в России почти не сохранилось.
Рядом с собором уже отреставрирован храм святителя Митрофана Воронежского, там открылась домовая церковь резиденции, где будут жить пермские архиреи. Рядом с собором постепенно реставрируются и прихрамовые дома. Ведь здесь историческое сердце Перми. Буквально в нескольких метрах находился старинный некрополь, где были похоронены известнейшие люди — родственники Дягилева, доктор Ф. Х. Граль, архиереи, управлявшие Пермской епархией, промышленники и благотворители города, основатель Пермского Университета А. Г. Генкель, солдаты и офицеры Первой мировой войны.
В 1930-е годы кладбище, как и рядом стоящий Спасо-Преображенский собор, было закрыто, а в 1931 году по распоряжению властей оно было «очищено» от памятников и надгробий и через пять лет отдано под зоопарк, действующий по сей день. Комплекс Спасо-Преображенского собора имеет большое духовное и эстетическое значение для Перми. Неслучайно именно 67-метровая пятиярусная колокольня собора является одним из характерных символов города. Сам собор — не только самое высокое дореволюционное здание Перми. Это был и вскоре вновь будет духовным православным центром города и всего Пермского края.