Эскиз, по которому создавался храм, разработал архитектор Гавришкевич. В 1703-31 гг., до того как здесь появилась Преображенская церковь, на этом месте располагался костел тринитариев – католического монашеского ордена, отмененного в 1783 году. Все постройки стали собственностью университета.
Бомбардировка 1848 года превратила в руины все здания, принадлежащие университету. После этого было решено построить на территории, где раньше находился костел, Преображенский собор. Оформлением фасада и внутреннего убранства святыни занимались именитые скульпторы и художники Львова: Коверко, Осинчук, Пилиховский, Попель, Маркони.
Освятили и торжественно распахнули двери храма для прихожан в 1906 году. Позже, во времена запрета грекокатолических церквей, Преображенский храм оказался под Московским патриархатом Российской православной церкви. Но в 1989-м святыню вернули Украинской грекокатолической церкви, тогда она и стала называться Храмом Преображения Господнего.
В 1948-м на ступенях церкви произошло убийство оуновцем отца Гавриила Костецкого, который возглавлял процесс слияния грекокатолической церкви с московской православной. Храм известен также наличием древних подземелий, которые в старину служили местом погребения. В 1990-х гг. все мощи были перезахоронены в общей могиле. Посетить подземные ходы может каждый желающий.
