Спасо-Преображенский собор Угличского кремля стоит на самом берегу Волги и является главным храмом Углича. По преданию, когда-то в конце 10-начале 11 вв. князь Ростова Борис Владимирович, построил в Угличе соборный деревянный храм Константина и Елены с приделом в честь Похвалы Богородицы. В первой половине 13 в. рядом с этой церковью возвели Спасо-Преображенский собор, который и стал главным храмом города, а Константиноеленинская церковь долго еще была приписана к нему.
Спасо-Преображенский собор сначала был деревянным. В 1485-1487 гг. его перестроили в камне. Он стал частью комплекса ранее выстроенного княжеского дворца. Храм располагался с запада от Палат. Собор был с одной главой и стоял на четырех столпах. Он поднимался на подклете. С трех сторон его окружала галерея.
В Смутное время в соборе был похоронен царевич Димитрий, погибший в Угличе. В 1611 г., во время польского нашествия в храме укрывались жители города. Но враги ворвались в церковь и перебили их, а собор подожгли. После ухода поляков Спасо-Преображенский собор был восстановлен в числе первых. В конце 17 в. храм снова обветшал, и в 1700 г. было получено разрешение царя на строительство нового, более крупного храма. Уже в 1706 г. новый храм был освящен.
Собор выдержан в стиле «нарышкинского барокко». Храмовая часть имеет трехчастное традиционное деление и кокошники, но при этом украшена карнизом, колоннами, и изящными наличниками. Над крышей – колоритное пятиглавие, совершенно нетронутое новым временем. С севера к храму примыкает Похвальский придел, с западной сторон – паперть. На южном фасаде здания расположен основной вход.
Интерьер собора уникален. Внутри собор представляет собой просторный бесстолпный зал, который перекрыт сомкнутым сводом. Ширина его – 14 м, высота – 17, что являлось инженерным достижением того времени. В строительстве храма принимала участие артель Григория Федорова, крепостного князя Голицына, возможно, и Г.И.Устинов, будущий известный архитектор петровских времен.
Изначально собор был украшен росписями, но то, что можно увидеть сегодня – это творения, выполненные в 19 в. артелью Тимофея Медведева. Росписи – в классической манере на темы Евангелия, скопированные с произведений итальянских художников Возрождения и эпохи барокко – Гверчино, Гвидо Рени, Доменикино.
Основная композиция – на северной стене храма. Это – «Преображение» – копия картины Рафаэля. По бокам она дополняется монументальными живописными колоннами и разорванным фронтоном. Остальные сюжеты рассказывают о земной жизни Христа и посвящены темам Евангелия. Они располагаются в три яруса и вписываются в проемы пилястр, арки и рамы. На самой вершине свода – парящая фигура Господа Саваофа.
Все эти детали придают интерьеру собора торжественность и возвышенность.
Живопись других частей относится к другому времени и руке других мастеров. Росписи стен в алтаре забелены, на сводах можно увидеть фигуры святых и ангелов, которые обступают небесный престол. Над царскими вратами – изображение Тайной вечери. В алтаре придела св. князя Романа Угличского роспись более примитивная. В круглых клеймах изображены святые московские митрополиты и евангелисты. В верхней части –образы Богородицы и Христа. На паперти, которая была пристроена в 1830-х гг., живопись скрывается под слоем побелки. Сегодня над западным входом раскрыты Деисус, а также фигура апостола Петра. В приделе Похвалы Богородицы раскрыты только орнаменты над входами. Известно, что весь интерьер был окружен могучей стрельчатой аркадой с коринфскими колоннами. В нижних клеймах и люнетах располагались сюжеты. Роспись относится к 1830-х гг. и была выполнена угличским живописцем Д.Г. Бурениным.
Иконостас был установлен в 1853 г. и выполнен в стиле «нарышкинского барокко». Он украшен роскошной резьбой. Все его иконы являются древними.
В 19 в. фасады храма были перестроены. Северный Похвальский придел, южный портик и западная паперть были возведены в 1830-1840-х гг. в классическом стиле.
В 1929 г. собор закрыли и передали его в ведение музея. Начиная с 1990-х гг. в соборе время от времени совершались церковные службы. С 2004 г. службы проходят каждое воскресенье и в праздничные дни. Сегодня в Спасо-Преображенском соборе располагается экспозиция, посвященная древнерусскому искусству, для осмотра доступен интерьер храмовой части.