В конце 19 века в Бутурлиновке с числом населения около двадцати тысяч человек имелось шесть церквей: Успенская, Воскресенская, Покровская (действующая и по ныне), Кресто-Воздвиженская, Феодосиевская, Преображенская. Они не могли вместить всех верующих, и было решено строить новый храм. В центре слободы, на торговой площади, находилась небольшая Преображенская каменная церковь, возведенная в 18 веке. Первоначальная постройка Преображенской и Успенской церкви неизвестна, но в описях и на планах 1780-х гг. они уже присутствуют, а в начале 19 в. перестраиваются из деревянных в каменные. Место это было сочтено наиболее приличествующим для нового собора. Средства надлежало собирать среди прихожан, и, хотя в слободе имелось немало зажиточных торговцев и ремесленников, без хлеботорговцев Кащенко вряд ли бутурлиновцы решились бы на такие траты.
Проект грандиозного по размерам сооружения был выполнен в 1885 году архитектором строительного отделения Воронежского губернского правления Владимиром Всеволодовичем Стойновским (1850-1898) при участии архитекторов Д.В. Знобинина и С. Л. Мысловского. Имя Стойновского В.В. указано на мраморной закладной доске, обнаруженной во время реставрации под штукатуркой. В.В. Стойновский вскоре покинул Воронеж и наблюдать за воплощением его замысла был назначен его сослуживец, гражданский инженер Станислав Людвигович Мысловский (1856-1918) – известный зодчий, которым выполнен проект Христо-Рождественской Церкви в Анне. Инициатором строительства был крупный предприниматель мукомол Василий Михайлович Кащенко. В 1886 году он умер, и старостой Преображенской Церкви стал его сын, коммерции советник Алексей Васильевич Кащенко, ему помогали младшие братья Александр и Иван. Закладная доска называет и других старателей из числа бутурлиновцев: крестьяне Федор Иванович Шевцов; Федор Михайлович Головчанов и Алексей Иванович Момров. В том же 1886 году начались строительные работы. Церковь Преображения была разобрана, за исключением трапезной, которую временно приспособили под богослужения. Через пять лет вырос величественный краснокирпичный пятиглавый собор. Еще два года ушло на отделку интерьеров. Срок этот весьма короткий для столь масштабных работ. Подрядчиком по строительству собора был государственный крестьянин из Козловки Павел Иванович Филатов (1847-1917). Имен сотен рабочих-каменщиков мы не знаем, но результатами их мастерства восхищаемся до сих пор.
По оценке архитекторов, Преображенский собор является самым крупным и самым сложным по своей объемно-пространственной композиции и декору памятником в нашей губернии 19 века. В сложном декоре фасадов сочетаются мотивы византийской архитектуры и классицизма. Кружево красного кирпича прерывается лишь белым цветом наличников. Над четырьмя боковыми главами возвышается центральный купол. На трехъярусной колокольне были установлены часы с боем. Внутреннее убранство собора поражало своим великолепием. Иконостасы и все киоты были мраморные, резные, итальянской работы. Альфрейные работы и роспись стен, отделанных под мрамор, выполнялись московскими мастерами. Иконы были «академической работы в византийском стиле». По новой моде устроено было центральное отопление. Церемония освящения престола длилась три дня - 11, 12, и 13 июля 1893 года, ее проводил глава епархии епископ Анастасий Добрадин, специально прибывший из Воронежа, в сослужении кафедрального протоиерея и десятков священников, прибывших из Боброва и окрестных сел. В главном храме престолов было три: Преображения Господня, свт. Николая Мирликийского и св. Дмитрия Ростовского. В 1909 году освятили еще один придельный алтарь во имя св. Василия Парийского, устроенный в трапезной. В церковной ограде находилось пять лавок, сдаваемых в наем.
В приходе имелись казенная, две земских и церковноприходская школы. Закон Божий в них преподавали священники. При храме служили семь человек: три священника, один диакон и три псаломщика. Сохранившиеся документы за 1911 год сообщают подробные сведения о причте. Настоятелем храма пребывал о. Иоанн Алексеевич Игнатов, назначенный еще к строящемуся собору в августе 1886 года, при нем священниками были Василий Васильевич Цветов и Ипполит Дмитриевич Мишин, диаконом – Николай Петрович Корыстин, псаломщиками –Илья Александрович Поташин, Дмитрий Романович Карасев и Георгий Михайлович Автономов, просфорней – вдова священника Александра Алексеевна Авсенева. Старостой храма вплоть до революции оставался Алексей Васильевич Кащенко. Приход составлял 1044 двора, где проживали 6600 человек. В метрической книге за 1906 год сделана запись о смерти диакона Дмитрия Ивановича Ягодкина, до перехода в храм служившего в Бутурлиновке народным учителем. Это дед известного воронежского писателя Юрия Даниловича Гончарова, который сам не раз бывал в Бутурлиновке. Собор закрылся в начале 1930-х годов, во время войны здесь ремонтировали танки. Несколько десятилетий в нем находился торговый склад.
С середины 1980-х годов начались реставрационные работы, в первую очередь стремились восстановить кровлю. В начале 1990-х годов собор возвращен епархии. В настоящее время в Спасо-Преображенском соборе ведутся ремонтные работы, постепенно возрождается благолепие храма. Но впереди еще много дел по росписи собора, по восстановлению и отделке иконостаса. Есть задумка вернуть его первозданную красоту. Иконостас - это сердцевина храма, за вратами которого находится святая святых. И благоукрасить его надо в соответствии с этой святостью. Не поскупитесь, принесите свои таланты, труд, денежную лепту на восстановление былой величественной красоты собора. И эта красота несказанно обогатит и спасет вас, и всех, кто прикоснется к ней. По благословению Высокопреосвященнейшего Сергия Митрополита Воронежского в соборе ежедневно совершается Божественная литургия, особо торжественна она в престольный праздник Преображения Господня. В 120-й юбилей со дня строительства храма приход посетил правящий архиерей.
