До 1810 года деревня Дятьково относилась к приходу села Спасское (Прудки), которое сейчас не существует. После строительства Дятьковской хрустальной фабрики в 1790 году, что привело к быстрому росту деревни, возник вопрос о переносе прихода в Дятьково. По просьбе секунд-майора И.А. Мальцова епархиальные власти разрешили строительство нового храма вместо старого, который был слишком мал. Строительство длилось с 1807 по 1810 год. В 1810 году приход села Спасское был переведён в Дятьково, и сюда же перенесли реликвии, включая икону двунадесятых праздников с 30 частицами святых мощей и древний серебряный крест со святыми мощами. Храм был каменным с колокольней, выполненным в греческом стиле. После освящения храма деревня Дятьково стала селом, а приход села Спасского был упразднён (к середине XIX века исчезло и само селение; сейчас на его месте находится деревня Латышовка).

В XIX веке дятьковский храм несколько раз перестраивался и расширялся. В 1838 году по решению Ивана Акимовича Мальцова и его сына, генерал-майора в отставке Сергея Ивановича Мальцова, храм был перестроен, и по бокам симметрично добавили два придела для увеличившегося числа прихожан. В 1845 году храм и колокольня были перестроены в итальянском стиле. В 1848 году завершилось строительство придельного храма во имя святителя Василия Великого, который был построен из чугунных слитков над фамильным склепом Мальцовых, возле святого алтаря Преображенского храма. К 1855 году относится последняя перестройка храма, в ходе которой установили новый иконостас и сделали проход из алтаря к фамильному склепу и придельному храму. Мальцовы не жалели средств на переустройство храма и его внутреннее убранство. Заказ на изготовление икон для нового иконостаса был размещён в Санкт-Петербургской академии художеств. Все иконостасы были украшены белым, тиснённым прозрачным хрусталем, произведённым на хрустальной фабрике села Дятьково. Особое внимание привлекали иконы «Введение в храм Пресвятой Богородицы» и «Тайная вечеря», созданные художником Лавровым. Впечатляло и внутреннее убранство храма.

На 1904-05 годы приход села Дятьково включал само село, Знеберскую стеклянную фабрику и деревни: Дятькову, Чернятичи, Сосновку, Верещёвку, Чижовку и Белую Речку. Численность прихожан составляла 4501 мужчина и 4550 женщин. Причт был четырёхштатным. В приходе действовали церковно-приходская школа, три школы грамоты и две земские школы. Храм входил в состав 4-го Благочинного округа Брянского уезда Орловской епархии.

После Октябрьской революции храм продолжал функционировать до его закрытия и разрушения в 1929 году. 4 февраля 1929 года Дятьковский Горсовет на заседании расширенного Президиума предложил разобрать придельный храм, чтобы использовать материалы для дорожного строительства. Инициатива основывалась на постановлениях избирательных участков и ходатайствах общественности. Вопрос о демонтаже часовни был отправлен на согласование с Бежицким уездным Исполнительным комитетом Совета Рабочих, Крестьянских и Красноармейских депутатов. Президиум уездного исполкома согласился с мнением Дятьковского горсовета и 12 февраля 1929 года отправил запрос о демонтаже часовни на утверждение в Брянский Губернский Исполнительный комитет. Однако Президиум Брянского Губисполкома не сразу утвердил решение о ликвидации памятника. Не имея руководящих указаний о порядке сноса таких сооружений, 18 февраля 1929 года вопрос был переадресован в Народный комиссариат внутренних дел РСФСР. 21 февраля 1929 года от Народного Комиссариата Внутренних Дел поступило разъяснение, что часовня-памятник может быть ликвидирована, поскольку она связана с именем С.И. Мальцова, которого считали эксплуататором. 28 февраля 1929 года Президиум Брянского Губисполкома разрешил ликвидировать часовню-памятник и использовать полученные материалы для дорожного строительства.

Несмотря на то, что ни в одном из постановлений не упоминалось о ликвидации самого Преображенского храма, он вскоре был закрыт и разрушен. 4 марта 1929 года антирелигиозно настроенные граждане, комсомольцы и милиционеры фактически уничтожили храм. Были разрушены хрустальный иконостас и престол, многие иконы сожжены. Также было разрушено помещение сторожа, которого вместе с семьёй выселили на улицу. Жалобы прихожан М.И. Калинину и прокурору республики Н.В. Крыленко с просьбами наказать виновных остались без внимания.

13 июня 1929 года Брянский Губисполком издал постановление о закрытии Преображенской церкви в Дятькове и её использовании для культпросветработы (под клуб-кино). Окончательное закрытие храма состоялось 21 октября 1929 года, а его имущество было передано Дятьковскому Горсовету. Спустя несколько лет храм был полностью разобран.

До наших дней сохранились отдельные элементы внутреннего убранства: подсвечник из многоцветного стекла, лампада и один элемент декора хрустального иконостаса. Эти предметы являются экспонатами постоянно действующей выставки в Дятьковском музее хрусталя.