La iglesia de la Transfiguración, construida de piedra en 1682 y consagrada en 1684, fue erigida gracias a los esfuerzos de los coroneles iziumenses Konstantin Donts y Fyodor Shidlovsky. El templo está realizado en estilo bizantino y tiene cinco cúpulas que se apoyan en altos pilares. En 1765 se instaló un majestuoso iconostasio, adornado con oro y tallas. Entre 1846 y 1866, la iglesia fue ampliada con fondos de donantes. En ese momento, había cuatro altares en el templo: el principal en honor a la Transfiguración del Señor, el segundo, en honor al Santo Gran Mártir Demetrio de Salónica, el tercero, en honor al Santo Profeta Elías y el cuarto, en honor a Santa Ana.

A mediados del siglo XIX, se construyó un templo cálido bajo un campanario separado en honor a la icono de Tikhvin de la Madre de Dios. Esto fue una expresión de gratitud de los habitantes de Izium por ser liberados de la cólera en 1831. En la construcción de la capilla participaron activamente el teniente Daniil Efimovich Zozulya, quien reunió 7 mil rublos en plata, el comerciante Yakov Ivanovich Dekhtyarev, quien donó alrededor de 700 rublos, y el terrateniente Fyodor Nikolaevich Durnov, quien donó hasta 628 rublos. El templo de Tikhvin era llamado "cálido" o "del regimiento". Además de Zozulya, otros oficiales y soldados del regimiento de húsares también hicieron donaciones.

El templo de Tikhvin se diferenciaba de las construcciones eclesiásticas tradicionales y se parecía a una torre de cuatro niveles. En su cúpula, en lugar de una cruz, se instaló un largo estandarte con el águila bicéfala rusa. En el templo se guardaban los estandartes del regimiento cosaco de Izium, que participó en la batalla de Poltava en 1709, así como las reliquias del regimiento de húsares de Izium, que luchó contra los franceses y fue el primero en entrar en París. Estas reliquias fueron posteriormente distribuidas en museos en Poltava, Leningrado y Moscú.

La iglesia de la Transfiguración se considera uno de los mejores ejemplos del barroco ucraniano. Entre los utensilios eclesiásticos había regalos de Pedro I, como el Evangelio de altar de 1707 y la vestidura sagrada. Según la tradición, el zar envió estos regalos después de su visita a Izium en 1709, antes de la batalla de Poltava. En el templo también se guardaban insignias turcas, traídas por Yakov Fyodorovich Dolgorukov después de la conquista de Azov, recordando la participación de Izium en la guerra de Azov.

El 25 de septiembre de 1825, Alejandro I oró en la iglesia de la Transfiguración, y el 5 de enero de 1826 se llevaron a cabo oraciones por su descanso. Hasta 1917, la catedral fue majestuosa y famosa, pero durante el período de persecuciones a la fe, muchos templos sufrieron, incluida la catedral de la Transfiguración. En la década de 1930, los servicios religiosos se detuvieron, y en 1938 se destruyó la capilla de la icono de Tikhvin. La catedral fue profanada y utilizada como almacén. En 1941, durante la retirada de las tropas soviéticas, se voló el campanario.

En 1962 se tomó la decisión de restaurar el templo a su forma original. Las obras de construcción duraron alrededor de 30 años, y el templo fue restaurado en la forma en que fue construido en 1682. La iglesia de la Transfiguración fue devuelta a la Iglesia Ortodoxa Ucraniana y consagrada el 8 de octubre de 1991. Con la bendición del metropolitano Nikodim, se reanudaron los servicios religiosos en el templo, y comenzó su renacimiento.