Храм представляет собой характерный пример ярославского зодчества XVII в. После недавней реставрации его внешний облик потерял налет старины, но зато теперь собор выглядит нарядным и аккуратным. Он имеет небольшие размеры и увенчан пятью изящными куполами-луковками. Рядом возвышается колокольня с часовым механизмом.

Жемчужина внутреннего убранства Спасо-Преображенского собора – богатые фресковые росписи, выполненные в начале XIX в. В основе сюжетов – новозаветные предания. Особенно интересна фреска «Преображение»: ее прообраз кисти Рафаэля хранится в Ватиканской пинакотеке. Привлекает внимание и шестиярусный иконостас, украшенный иконами XVII-XIX вв.