Во второй половине XVII в. (1668-1670-е гг.) на территории Белозерского кремля возводится Спасо-Преображенский собор. Большой, несколько вросший в землю четверик венчают пять мощных луковичных глав на световых барабанах. С востока примыкает трехапсидный алтарь. Массивные стены очень скупо декорированы – пилястры членят плоскость стены на три прясла. На этом фоне выделяются перспективные порталы, явно тяготеющие к XVI в. Стены органично переходят в полуциркульные закомары. Пышно декорированы барабаны: маленькие округлые кокошники у основания, аркатурный пояс, орнаментальная кирпичная кладка – все говорит о стиле "узорочье", получившем распространение в XVII в.
Храм не дошел до наших дней в первоначальном виде. В конце XVIII-начале XIX вв. позакомарное покрытие было переделано на четырехскатное и расширены оконные проёмы, тогда же был пристроен притвор.
Интерьер представлен уникальным иконостасом (конец XVIII-начало XIX вв.), обильно украшенным золочёной деревянной резьбой и полихромной скульптурой.
До 60-х гг. XX в. в Белозерском кремле размещался ансамбль соборных храмов: Спасо-Преображенский собор, где службы проводились летом, зимняя церковь Василия Великого и колокольня. Соборный комплекс был обнесен кирпичной стеной с небольшой башенкой в северо-восточном углу. Зимний храм вместе с колокольней был разобран.
В 70-90-е гг. XX в. Спасо-Преображенский собор реставрировался. Восстановлением иконостаса занималось ООО "Фреска" под руководством Т.И. Анисимовой.
В настоящий момент памятник нуждается в реставрации.
