Спасо-Преображенский собор в Белозерске служил главным городским храмом с XIV по XX век. Современное здание было заложено в 1668 году и завершено в конце 1670-х. Западный притвор добавлен в XIX веке. Это кирпичный храм с тремя апсидами и четырьмя столпами, увенчанный пятью луковичными куполами. В конце XVIII и начале XIX века, по мнению некоторых исследователей, его позакомарное покрытие было заменено на четырёхскатное, а оконные проёмы расширены. Другие считают, что изначально собор имел четырёхскатное покрытие, как и сейчас.

Собор расположен внутри земляного вала Белозерского кремля, возведённого в XV веке при Великом князе Иване III, и является его архитектурной доминантой.

Внутри собора сохранился многоярусный резной иконостас конца XVIII, начала XIX века. Под центральным куполом на цепи висит частично сохранившееся паникадило.

Богослужения в соборе продолжались до августа 1937 года. Во время Большого террора 1937-1938 годов все священники Белозерска, включая протоиерея Сергия Белицкого, были арестованы и 9 октября 1937 года расстреляны в Ленинграде. После закрытия собора его внутреннее убранство поддерживалось в относительном порядке. В настоящее время здание принадлежит городскому музею, где выставлена часть коллекции икон.