Спасо-Преображенский собор расположен на территории древнего кремля города  Белозерска. Во второй половине XVIII в. проходила перестройка собора: были растёсаны и украшены новыми наличниками оконные проемы  храма, перестроена кровля основного объема и алтарных апсид, пристроен притвор. Тогда же был размещён в соборе редкий по красоте и целостности ансамбль монументально-декоративного искусства XVIII-XIX вв. В убранстве интерьера сочетается стиль барокко и классицизм. Полихромная с позолотой скульптура, обильная золочёная декоративная резьба, сияющая на цветном фоне, яркая выразительная живопись создают эффект торжественности.

Проект ансамбля был выполнен в Москве, предположительно в мастерской известного архитектора  Матвея Казакова. В его составе: иконостас, надпрестольная сень, настенные и настолпные обрамления икон.
Иконостас собора по своей форме восходит к триумфальной арке. Он кардинальным образом  отличается от традиционных русских иконостасов, которые представляют собой сплошную преграду, отделяющую алтарь от помещения  для молящихся и состоят из горизонтальных рядов икон.
Поражает обилие золочёной резьбы, выполненной на высоком профессиональном уровне новгородскими резчиками. Скульптура выполнена местными мастерами.

Обычно иконостас завершается распятием. Здесь завершение уникальное – в фронтоне размещен Ковчег Завета, а выше вздымается к самому куполу скульптурная композиция на сюжет из первой главы "Откровения Иоанна Богослова": припавший к земле Иоанн, в страхе смотрящий вверх – на "подобного Сыну Человеческому", окруженного семью горящими светильниками. К сожалению, коленопреклонённая фигура Иоанна Богослова утрачена.

Дореволюционные фотографии позволяют увидеть, каким богатым и пышным было убранство храма.  У колонн, перед царскими вратами,  размещались фигуры Аарона, Моисея и двух ангелов. В 1915 г. они были переданы белозерскими священнослужителями в Череповецкий музей. Царские врата  были богато украшены. На вратах размещались три небольшие иконы в резных модульонах. Выше с помощью барельефов изображалась сцена "Благовещенья" - архангел Гавриил приносит деве Марии благую весть о рождении Спасителя мира.