Спасо-Преображенский собор заложен около 1033-34 годов черниговским князем Мстиславом Владимировичем, после смерти которого, видимо, некоторое время не строился и был окончен только в середине века. Он стал главным храмом древнерусского города и Чернигово-Северского княжества, а ныне является единственным сохранившимся на левобережье Украины памятником монументального каменного зодчества периода расцвета Киевской Руси. Это величественный пятиглавый восьмистолповый храм. О его бывшем богатом внутреннем убранстве свидетельствуют остатки фресок, резные плиты хоров, пола, колонны. На протяжении веков он неоднократно перестраивался. В Спасо-Преображенском соборе покоится прах князя Игоря Северского, воспетого в «Слове о Полку Игореве», Игоря Черниговского и других князей той эпохи. Спасо-Преображенский собор сохранился до наших дней почти целиком, но отчасти перестроенным: он подвергся переделкам после разрушительного пожара 1756 года. Все внутренние помещения выгорели. Сгоревшие деревянные хоры не были восстановлены. Была сломана крещальня в юго-западном углу храма, а вместо неё построена круглая башня, симметричная левой древней башне с лестницей на хоры. На обе башни были установлены шпили огромной величины, что исказило древний облик церкви. В довершение ко всему, перед порталами устроили тамбуры. Постепенное возвышение масс храма кверху было утрачено с западной стороны. Пирамидальный рост собора виден с востока. Древнее покрытие храма было позакомарным, что также работало на эффект пирамидальности верхней части постройки. Главы имели по-византийски параболическую форму.
Здесь явственно акцентирована удлинненность здания, что сочетается с внутренними двухъярусными аркадами, уходящими в подкупольное пространство. Вдоль них изначально шли деревянные настилы северных и южных хор, усиливавших горизонтальное членение интерьера. Подобные аркады свойственны византийскому зодчеству той эпохи, но редки в Киевской Руси.
Раппопорт высказал предположение, что мастера, создававшие черниговский собор и Софию Киевскую, были из одной и той же столичной византийской артели. Спасо-Преображенский собор в Чернигове принадлежит к уникальным памятникам византийско-киевской школы зодчества первой половины XI века. Он сыграл значительную роль в формировании строительных норм в храмовом строительстве домонгольской Руси.