Исторические сведения по сей церкви начинаются по церковным документам только с 1764 года, когда церковь эта сооружена каменным зданием, а к более ранним сведениям затерялся всякий след. Но есть один исторический документ, по которому становится известно, что еще в 1714 году, в составлении описи подворья Дивногорского монастыря, вместе с другими городскими священниками принимал участие и "Ильинский поп Павел", т.е. Преображенской церкви; а если был батюшка, то значит, была и церковь Ильинская.

В церковных документах, как было выше сказано, говорится только, что сия каменная церковь с престолом во имя Святого Пророка Илии сооружена в 1764 году, а в 1819 году началась каменная пристройка снаружи прежнему зданию храма, двух придельных алтарей рядом с главным. Несмотря на то, что строители сосредоточились на сооружение и отделке одних приделов, дело это тянулось целых семь лет. Очевидно, вследствие денежных затруднений, так что только уже 9 октября 1826 года приделы были освящены, и чтобы в них начало отправляться богослужение потребовалось еще целое шестилетие, пока собравшись с силами, прихожане достигли наконец, осуществления своих благочестивых стремлений; в 1834 году были закончены все работы; храм Божий, с тремя уже престолами - главным во имя Преображения Господня, придельный с правой стороны во имя Знамения Божьей Матери, и с левой стороны во имя Святого Пророка Илии - явился возобновленным, во всех частях освящен.

С того времени, т.е. с 1834 года, церковь сия в одном и том же виде в главных частях существовала до 1896 года, когда опять потребовалось возобновление иконостасов и вообще всего внутреннего состояния церкви, с алтарем, куполами, стенами, арками и т. д., что на все средства, долгое время предварительно собираемые для сей цели, и было возобновлено окончательно затем в 1897 году. Храм действовал постоянно.

Источник информации - http://www.ost-hram.orthodox.ru/index.php/

Первое упоминание о Преображенской церкви в Острогожске относится к 1714 г. В 1764 г. к югу от крепости в бывшей слободе Новая Сотня (впоследствии вошедшей в границы города) был построен и освящен каменный Преображенский храм с приделом во имя святого пророка Илии, более известный в городе по названию придела. В 1819-1826 г.г. к алтарной и храмовой части были пристроены полукруглые апсиды и два придела с сильно вынесенными четерехколонными портиками (в честь Преображения Господня и иконы Божией Матери «Знамение»). В 1834 г. главный престол был освящен в честь Преображения Господня, и храм стал именоваться Преображенским. В 1896 г. в храме проводились работы по возобновлению иконостасов, росписей, внутреннего убранства, и в 1897 г. он был вновь освящен. В советское время храм не закрывался.

Первоначальная объемная композиция этого храма была традиционна для Острогожска второй половины XVIII в. Основной объем храма прямоугольный, а над ним возвышается глава - крупный световой восьмерик с фигурной купольной кровлей и фонариком с главкой. К церкви примыкает стройная, очень высокая, пятиярусная колокольня.

Сегодня в облике Преображенского храма соседствуют два стиля: о барокко напоминают плавные формы завершений храмовой части, накладок, раскреповка углов объемов. Декор колокольни с портиками на гранях всех ярусов, портик апсиды, пояса сухариков выполнены в стиле классицизма. Внутреннее пространство церкви довольно оригинально. Главный алтарь, храм и короткая трапезная вписаны в прямоугольный объем и разделены подпружными арками. На стенах - росписи в технике масляной живописи. Иконостас четырехъярусный, деревянные резные рамы позолочены и выполнены с ампирными мотивами.

По материалам книги Возрожденные святыни. Памятники церковной архитектуры Воронежской и Борисоглебской епархии / под общей редакцией архимандрита Андрея (Тарасова). - Воронеж: издательский отдел Воронежской и Борисоглебской епархии, 2011; http://rus-towns.ru/category/g-ostrogozhsk/xramy-g-ostrogozhska/