Собор был возведен на месте сгоревшей деревянной церкви. Строительство каменного собора началось в 1731 году, а теплые церкви были освящены в 1750 году. Последним был построен южный Ильинский придел в 1808 году. В конце XVIII-XIX веков появились западные пристройки и палатки. После закрытия монастыря в 1930-х годах в соборе долгое время находился склад. Спасский собор Спасо-Преображенского мужского монастыря в Енисейске является типичным произведением культовой архитектуры Сибири середины XVIII века, сохраняя архаичные черты русского зодчества XVII века и формы «уральского барокко», которые были своеобразно освоены местными мастерами. Это одно из ранних сооружений времени становления енисейской школы.

Собор расположен в центре восточной части монастырской территории и является главным сооружением и композиционным центром ансамбля. Монастырский ансамбль включает Спасский собор, надвратную церковь, корпус келий и ограду. Спасский собор имеет продольную трехчастную структуру с глубокой полукруглой абсидой, широтно скомпонованной трапезной и трехъярусной колокольней, расположенными на одной оси.

Трапезную фланкируют два возвышенных придела. Нарушающий осевую симметрию крайний южный придел и западные палатки были построены позже. Храм, выполненный в стиле «восьмерик на четверике», перекрыт восьмилотковым куполом с высоким световым барабаном и имеет одну главу. Диагональные стены восьмерика опираются на тромпы, а двухсветные приделы перекрыты сомкнутыми сводами.

Двухстолпная трапезная перекрыта коробовыми сводами. Центральная часть собора отличается крупными деталями разнообразных форм, которые выглядят несколько грубовато. Боковые приделы декорированы значительно скромнее. Восьмерик и главная алтарная абсида завершены профилированными карнизами на крупных кубических консолях, характерных для уральской и сибирской школы. Такой же карниз находится под ярусом звона колокольни. Четверик храма завершается аркатурным поясом и карнизом. Ребра колокольни и восьмерика подчеркнуты узкими переломленными пилястрами.

Широкие лотки с ритмичным членением и глубокими горизонтальными рядами оформляют часть главных объемов. Световой барабан храма оформлен полуколоннами по ребрам, а глухой барабан колокольни, узкими волютами. Колокольню завершает высокий шпиль. Арочные окна храма и алтаря обрамлены мелкопрофилированными завитками и фронтончиками на тонких полуколоннах. Над окнами восьмерика находятся наличники с встречными завитками.

Прямоугольные окна приделов обрамлены простыми ленточными наличниками. Западный портал несколько перегружен декором: полуколонны, капители, волюты и фриз украшены мелкими треугольниками и зубчиками, как и элементы наличников храма. Уступы перспективных арок оформлены разнообразными наборами из балясин и бусин. Интерьер собора строгий и несколько суровый. Эффектен значительный контраст между пространством холодного храма и довольно низкими теплыми приделами.

Своды укреплены стальными растяжками. Большая часть поверхностей стен и сводов обнажена до кирпича, но в алтаре и на своде восьмерика сохранилась часть поздних росписей маслом начала XX века. Фундамент бутовый, стены и своды кирпичные. Кирпич различных размеров, в сводах и стенах колокольни, где размещена лестница, встречаются кирпичи до 32 х 17 х 9 см. Длина собора по центральной оси составляет 37 м, высота храма до барабана, 16 м, колокольни до шпиля, 24 м. Площадь, 750 м², объем, 4400 м³.

В интерьерах здания, за исключением фрагментов масляной живописи в алтаре холодного храма, элементы прежнего убранства не сохранились.

Памятник не перестраивался. После пожара 1869 года были проведены ремонтные работы по восстановлению лавок и крыш.

В 1976-1978 годах институтом «Спецпроектреставрация» в Москве был выполнен проект реставрации. В настоящее время ведутся реставрационные работы.

Главное сооружение ансамбля Спасо-Преображенского монастыря расположено в его центре. Благодаря хорошей сохранности и размещению на высокой точке рельефа собор сохраняет роль основной центральной доминанты городской панорамы Енисейска. Это одно из первых каменных сооружений Восточной Сибири и главное здание единственного сохранившегося в Красноярском крае монастырского комплекса. Памятник архитектуры XVIII века представляет собой сибирскую ветвь русского барокко.