Die Kathedrale wurde über einen Zeitraum von 15 Jahren, von 1898 bis 1913, neben der Dreifaltigkeitskathedrale ausschließlich mit Mitteln der Gemeindemitglieder erbaut. Das Projekt wurde vom wologdaischen Provinzarchitekten N.S. Puchlow entworfen. Der Bedarf an einer neuen Kirche entstand, weil die steinerne Dreifaltigkeitskathedrale, die 1756 geweiht wurde, nicht alle Einwohner von Welsk und den umliegenden Dörfern fassen konnte.

Die Initiatoren des Baus waren der Kaufmann erster Gilde und Vorsitzende des kirchlichen Wohltätigkeitsvereins Konon Woniфатьевич Popov, der Pfarrer der Dreifaltigkeitskathedrale Nikolai Slednikow und der Kirchenälteste Peter Uschakow. Der Ikonostase wurde teilweise in Wologda und teilweise vor Ort unter der Leitung eines lokalen Meisters gefertigt. Die Ikonen für die Kathedrale wurden in einer der Werkstätten Moskaus gemalt.

Die Kathedrale war ein zweigeschossiges Kreuzkuppelgebäude mit fünf Kuppeln und vier Säulen, mit einer halbrunden Apsis und einer rechteckigen Vorhalle mit Portal. Sie wurde aus Ziegeln auf Kalkmörtel gebaut und mit Putz verkleidet, der Steinmauerwerk imitierte. Das majestätische Gebäude war mit fünf zwiebelförmigen Kuppeln auf Lichttrommeln gekrönt. Im Osten schloss sich eine halbrunde zweigeschossige Apsis an, im Westen eine rechteckige Vorhalle mit Portal. Im Inneren war die Kathedrale in drei Schiffe unterteilt, und massive Pylonen stützten die Bögen, auf denen die Lichttrommeln ruhten.

Am 1. Juli 1913 fand die feierliche Weihe des Hauptaltares der Kirche zu Ehren der Verklärung des Herrn statt. Am nächsten Tag wurde die südliche Kapelle im Namen des ersten Märtyrers Stephanus geweiht, und am 3. Juli die nördliche Kapelle im Namen des heiligen Seraphim von Sarow. Die Kathedrale hatte ursprünglich keinen eigenen Glockenturm und war als kalte Kirche gedacht, weshalb die Gottesdienste von Frühling bis Herbst stattfanden.

Im Jahr 1922 wurden im Zuge der Kampagne zur Hilfe für die hungernden Wolga-Region kirchliche Werte aus der Kathedrale entnommen, und die Gemeinde wurde geschlossen.

In den Jahren 1931-1934 wurde die Verklärungskathedrale erheblich umgebaut, wodurch die oberen Teile des Tempels verloren gingen, viele Fenster- und Türöffnungen verändert und zugemauert wurden, die Vorhalle mit Portal abgerissen und die Innenraumgestaltung umgestaltet wurde.

Im Osten wurde ein rechteckiger Anbau an die Apsis hinzugefügt, der das halbrunde Apsis auf der ersten Etage vollständig verdeckte. Die zweite Etage der Kathedrale wurde in zwei Teile unterteilt, und die Trennwände änderten die Raumaufteilung auf allen Etagen. Flache Decken ersetzten die gewölbten, und die ursprünglichen Fensteröffnungen mit halbrundem Oberteil wurden in rechteckige umgestaltet. Es wurden zusätzliche Fensteröffnungen geschaffen, und die Fenster der Apsis im zweiten Stock wurden zugemauert. Die Kuppeln mit Lichttrommeln, die zweite Ebene der Vorhalle, die Vorhalle mit Portal und der obere Fries des Gesimses der Kathedrale, der in Form von Bogen-Nischen mit Archivolten ausgeführt war, gingen verloren.

Nach der umfassenden Renovierung wurde das Gebäude dem regionalen Kulturhaus übergeben, das dort bis heute funktioniert.