До 1785 г. Верхне-Уфалейский завод принадлежал к Вятской епархии. В конце этого столетия в нём существовала деревянная церковь во имя св. пр. Илии, сгоревшая в 1810 г. Вместо неё на новом месте, усердием владельца заводов М.П. Губина, устроен был в 1816 году новый каменный храм трёхпрестольный, освящённый: северный придел, во имя св. и Чуд. Николая, 23 марта 1816 г., южный в честь Рождества Пр. Богородицы, 28 января 1817 года, и главный, в честь Преображения Господня, в 1819 году.
В 1855 г. иконостас из главного храма был перенесён в новопостроенную церковь в Нижнем Уфалее, а вместо него владельцем завода Губиным привезён был из Москвы новый. В 1869-1875 г. устроены были новые иконостасы и мраморные солеи в обоих боковых приделах, освящённых вторично: южный 7 сентября 1870 г. и северный 7 сентября 1875 г. В 1884 г. главный храм сделан тёплым, возвышена солея и переменен престол и освящён 2 декабря 1884 г. Преосвященным Нафанаилом. В 1890 году устроена была после пожара новая крыша, исправлена колокольня, штукатурка, что стоило около 3000 р., из коих 600 р. было церковных, столько же от заводоуправления и остальные — жертвы прихожан. В 1898 г. храм был весь выкрашен на средства церковные (300 р.) и церковного старосты С.М. Иванова (500 р.).
В 1901 г. обновлена была живопись иконостаса главного храма. Работа произведена Новотихвинским женским монастырём и стоила 2800 руб. При храме три часовни: 1) на старом закрытом кладбище на месте сгоревшей церкви во имя пр. Илии, выстроенная неизвестно когда; к ней совершается крестный ход 20 июля; 2) на закрытом Петро-Павловском кладбище, построенная в в 1883 году во имя св. ап. Петра и Павла; к ней совершается крестный ход 29 июня; 3) в 2 в. от церкви в зав. Суховязовском в память Священного Коронования Имп. Александра III, построенная на средства жителей в 1894 г. во имя св. Дмитрия Царевича. При церкви четыре дома для помещения причта. Прихожан в 1900 г. было 8241 обоего пола и 6 раскольников.
По материалам книги «Приходы и церкви Екатеринбургской епархии «. Екатеринбург, 1902
В 2016 году в честь 200-летия разрушенного храма казаками Верхнего Уфалея на его месте был установлен памятный камень, освящённый 19 августа протоиереем Александром Городинским.
