Подножие его до создания каменной паперти включало лестницы, деревянные паперти, звонницы, деревянно-каменные переходы. Благодаря разнообразию компонентов и живописности композиции он выглядел как город, что особенно наглядно видно на иконах XVI—XVII вв.еков.
Это одно из самых высоких зданий обители. Мощные наклонные стены (толщина у основания — 4, у завершения — 3, 5), отсутствие горизонтального членения, массивные лопатки способствуют устремленности храма ввысь.
Здание трехъярусное. На первом ярусе, в достаточно высоком цокольном этаже, находились хозяйственные помещения. На втором — было устроено три храма: престольный, посвященный Преображению Господню, и два его придела — Зосимо-Савватиевский, — в северо-восточной части, и Михаило-Архангельский — с юго-востока. В 1859 году на месте придела в честь преподобных Зосимы и Савватия был построен Свято-Троицкий Зосимо-Савватиевский собор.
В верхнем ярусе, в угловых башенных надстройках находились еще четыре придела: преподобного Иоанна Лествичника, великомученика Феодора Стратилата, Соборов 12 и 70 Апостолов.
Парадная западная стена собора завершается двумя рядами килевидных кокошников. В них — остатки древних росписей, где изображены Преображение Господне, Благовещение Пресвятой Богородицы, преподобный Зосима с преподобным Савватием и святитель Филипп с преподобным Германом. Впервые росписи упоминаются в описи монастыря 1711 года.
В XVIII—XIX вв.еках фасады собора были украшены живописью с растительным и геометрическим орнаментом.
Высокие своды собора опираются на два столпа. Восьмигранный световой барабан приближен к алтарной стене. Он расположен прямо над амвоном, где во время Божественной Литургии читается Евангелие и преподаются Святые Дары. Находясь перед иконостасом, световой барабан прекрасно его освещает.
Помещение храма освещается также расположенными на разных уровнях окнами. В настоящее время в соборе два вида окон: в первоначальных формах XVI века и перестроенные окна XVIII века. Ранние имеют совсем небольшие световые проемы и сводчатые, выложенные уступами ниши в нижней части.
В толще стены устроены камеры и лестницы. По такой лестнице, которая начинается в юго-западном углу храма можно подняться в верхние приделы собора. Внутристенные лестницы и камеры характерны для ранних каменных построек монастыря.
Главное украшение храма — иконостас. В течение веков он неоднократно перестраивался. При постройке иконостас был четырехъярусным тябловым. Создавали его иконописцы из Великого Новгорода «Гаврило Старой да Илья». В первой трети XVII века появился 5-ый, праотеческий ряд с 28 иконами. На пожалованные в 1695 году государями Иоанном V и Петром I семьсот рублей в 1697 году соорудили новую резную рамно-каркасную конструкцию иконостаса. Тогда же он пополнился новыми иконами.
В конце XVII века в соборе находилось более 1000 образов, одно их перечисление занимало более ста листов. Кроме основного иконостаса вдоль стен и у столпов стояли пяти-семиярусные пристенные иконостасы, заполненные десятками складней и пядниц.
В 1826 году на столпах собора были устроены деревянные позолоченные, украшенные резьбой иконостасы для двух чудотворных икон обители. На южном столпе находился образ Сосновской иконы Корсунской Божией Матери, который был явлен в Сосновой губе в 1627 году. На противоположном — список с иконы Хлебенной (Запечной) Тихвинской иконы Пресвятой Богородицы, явившейся святителю Филиппу, когда тот нес послушание в хлебне. Сама икона находилась в храме Рождества Пресвятой Богородицы. Эти иконы были утрачены после закрытия обители.
В храме с 1646 года покоились мощи святителя Филиппа. В 1652 году мощи вывезли в Москву, оставив в прежней раке три их частицы. В 1697 году для нее была устроена специальная арка с южной стороны солеи. Над ракой находилась икона Пресвятой Богородицы «Словенская» (названная так благодаря ее иконографической близости к чудотворной иконе «Словенской»), перед которой святитель особенно любил молиться.
В 1861−62 гг. стены и своды храма были расписаны. Сюжеты росписей изображали события Священной истории, ветхозаветных и новозаветных святых.
Посетивший Соловки в 1858 году император Александр II пожертвовал 2000 рублей на устройство в соборе придельного храма в честь своего небесного покровителя святого благоверного князя Александра Невского. Придел монастырь устроил на свои средства, а вклад императора употребил на поновление иконостаса.
В лагерное время Спасо-Преображенский собор как уникальный памятник архитектуры был объявлен заповедником. Здесь находилось отделение антирелигиозного музея, и располагались экспозиции по иконописи (до 2000 икон) и церковной утвари, а также была представлена коллекция медных гравюр. В храме некоторое время находились мощи Соловецких святых: преподобных Зосимы, Савватия и Германа, Иринарха и Елеазара.
Реставрация храма началась в 80-х годах XX века и к началу века XXI была, в основном, завершена. 20 апреля 1990 года здесь прошло богослужение — первое после 70-летнего перерыва не только в соборе, но и в стенах обители. Возглавил его архиепископ Архангельский и Мурманский Пантелеимон.
В соборе после перенесения на Соловки в августе 1992 года некоторе время покоились мощи преподобных Зосимы, Савватия и Германа.
Современный пятиярусный иконостас был установлен в 2002 году. Он выполнен по заказу монастыря на средства благотворительного фонда имени Андрея Рублева.
19 августа 2007 года архиепископ Орехово-Зуевский Алексий совершил Великое освящение храма. Богослужения в Спасо-Преображенском соборе в настоящее время совершаются в летнее время, как правило, с июля до конца августа-начала сентября. На это время в храм переносят святыни обители.