Преображение катедралата започна да се строи в началото на 20 век, по инициатива и на доброволни дарения от жителите на волжских градове, които биха искали да се отбележи духовна значимост задължения на великата река на Русия. Голяма помощ оказа Всероссийское общество на Свети Олга.

В Осташкове е създаден окръжен строителен комитет, който се занимава с изграждането на храма от сорс на Волга. Неговия председател е назначен архимандрит Пахомий, предстоятел на Ниловой пустинята.

17 април 1902 г. е сключен договор с осташковским майстор каменни работи Суравковым Иван Николаевичем, който в края на 19-началото на 20 век е построил много от своите храмови постройки Верхневолжья и каменни сгради, в Осташкове. Проектът на храма е завършен през 1904 г. тверским архитект Виктор Назариным.

Запазен проектантски чертеж на катедралата говори за това, че Спасо-Преображенски храм при изворите на Волга напомня на формата на Покровския катедрала в Москва. Желанието да се повтори катедралата св. Василий не е случайно: по този начин архитект искал да изтъкна духовна връзка столицата на катедралата и храма край великата Волга.

Интерес представлява проект за интериор на храма, но заради революционните събития, така и не се осъществиха. Стенописи, стените на храма трябвало да бъдат посветени на руската свети княгине Олга. В иконостасе е планирано да сложиш лика на вси Светии Pleasers, които се случват от потомство на първата Руска Православна Църква, и при това не нарушават историческата точност ред за настаняване и изображението на потомството Светия на руската княгиня. Предполага се, че създателите на проекта стенописи в Спасо-Преображенском катедралата искали да се повтаря темата за "дървото на великокняжеской московска династия", която е представена в стенописи Архангелски катедралата и Златен камара на Московския Кремъл, на Спасо-Преображенския московския Новоспасского манастир. Преображение катедралата в Волговерховье е трябвало да бъде място на паметта за прославивших земята руски хора.

Централен престола на Спасо-Преображенския е същото, с храм на името, дясно устроен параклис в чест на св. княгиня Олга, а лявата параклис в чест на св. Йоан Кръстител. Храмът има пет глави. Той е построен в псевдорусском стил. Централен престол е осветен на 23 април 1920 година.

Спасо-Преображенски катедрала е построена от местни майстори. Известно е, че в строителството са заети от местни селяни: зидари Василий Богданов и Димитър Соколов, тухла произвеждат търговец Ptoporchev от Волго-Горното, селянин Алекс Северов и други. Гледане на качеството и на производството на тухли в Волго-Горна по нареждане на строителния комитет наблюдава: джентълмен и на собственика на земята от Ивановския, Алексей Николаевич Вараксин и свещеник погоста Стерж Ani.