La cathédrale a été construite pendant 15 ans, de 1898 à 1913, à côté de la cathédrale de la Trinité, exclusivement avec des fonds recueillis par les paroissiens. Le projet a été élaboré par l'architecte provincial de Vologda N.S. Pukhlov. La nécessité d'un nouveau temple est née du fait que la cathédrale de la Trinité, consacrée en 1756, ne pouvait accueillir tous les habitants de Velsk et des villages environnants.

Les initiateurs de la construction étaient le marchand de première guilde et président de la charité de l'église Konon Vonifatevich Popov, le prêtre de la cathédrale de la Trinité Nikolai Slednikov et le vieux de l'église Piotr Ushakov. L'iconostase a été partiellement fabriquée à Vologda, et partiellement sur place sous la direction d'un maître local. Les icônes pour la cathédrale ont été peintes dans un des ateliers de Moscou.

La cathédrale était un bâtiment à deux étages en forme de croix avec cinq coupoles et quatre piliers, avec une abside semi-circulaire et un porche rectangulaire avec un portail. Elle a été construite en briques avec un mortier de chaux et revêtue d'un enduit imitant la maçonnerie en pierre. L'imposant bâtiment était couronné de cinq coupoles en forme d'oignon sur des tambours lumineux. À l'est, elle était adjointe d'une abside semi-circulaire à deux étages, et à l'ouest, d'un porche rectangulaire avec un portail. À l'intérieur, la cathédrale était divisée en trois nefs, et des piliers massifs soutenaient des arcs, sur lesquels reposaient les tambours lumineux.

Le 1er juillet 1913, la consécration solennelle de l'autel principal du temple en l'honneur de la Transfiguration du Seigneur a eu lieu. Le lendemain, le chapelle sud au nom du premier martyr Étienne a été consacrée, et le 3 juillet, la chapelle nord au nom du saint Seraphim de Sarov. La cathédrale n'avait initialement pas de clocher et était conçue comme froide, donc les services étaient célébrés du printemps à l'automne.

En 1922, dans le cadre de la campagne d'aide aux affamés de la Volga, des valeurs religieuses ont été retirées de la cathédrale, et la paroisse a été fermée.

Entre 1931 et 1934, la cathédrale de la Transfiguration a subi une importante reconstruction, au cours de laquelle les sommets du temple ont été perdus, de nombreuses ouvertures de fenêtres et de portes ont été modifiées ou murées, le porche avec le porche a été démoli, et une réorganisation de l'intérieur a été réalisée.

À l'est, une annexe rectangulaire a été ajoutée à l'abside, fermant complètement le demi-cercle de l'abside au premier étage. Le deuxième étage de la cathédrale a été divisé en deux, et des cloisons ont modifié la disposition à tous les étages. Les plafonds plats ont remplacé les voûtes, et les ouvertures de fenêtres initiales avec un sommet semi-circulaire ont été transformées en rectangulaires. Des ouvertures de fenêtres supplémentaires ont été créées, et les fenêtres de l'abside au deuxième étage ont été murées. Les coupoles avec tambours lumineux, le deuxième niveau du porche, le porche avec le portail et le frise supérieur de la corniche de la cathédrale, réalisé sous forme de niches en arc avec archivoltes, ont été perdus.

Après une rénovation complète, le bâtiment a été remis à la Maison de la culture du district, qui y fonctionne encore aujourd'hui.