Спасо-Преображенская церковь, построенная зодчим Иоанном между 1128 и 1156 годами, является вершиной архитектурной мысли Полоцкой земли и одним из наиболее самобытных памятников архитектуры на землях восточных славян.

Спасо-Преображенская церковь в Полоцке — первый памятник, в котором в полной мере выявилась характерная для Древней Руси и не свойственная Византии форма столпообразного храма. Это единственный памятник XII века в Беларуси, сохранившийся почти в первозданном виде

Он сравнительно небольших размеров, прост в плане, имеет монументальный внешний вид, в храме имеется фресковая роспись интерьера. Наиболее характерные черты Спасского собора (до его перестройки при ремонте в XIX веке) — преобладание наружного объема над внутренним, а также ярусность наружной композиции. Источником ярусного построения было народное деревянное зодчество. Влияние его особенно заметно в решении подкупольного постамента, состоящего из четырех трехлопастных арок. В кирпиче были воспроизведены деревянные бочки, которые нарубались над покрытиями каменных зданий. Этот прием впоследствии стал излюбленным мотивом восточнославянской архитектуры.

Современная Спасо-Преображенский церковь представляет собой целиком сохранившийся храм XII века дополненный надстройками XVII—XIX веков в области кровли. Измененная конструкция кровли не нарушила византийскую основу памятника, но позволила сохранить уникальный конструктивный элемент данного объекта — двухступенчатый ряд закомар («кокошников»), декорирующий ступенчатый переход от с возов к позкупольному барабану. Именно эта особенность внешнего облика запечатлена и на древней ктиторской фреске, недавно раскрытой в келье преподобной Евфросинии на хорах церкви. Одной из ярчайших сторон этого выдающегося памятника являются росписи XII века, сохранившиеся практически в полном обьеме храма.

3 июня 2007 года на Спасо-Преображенском храме был воздвигнут новый золотой купол, 23 сентября 2009 года — установлен новый иконостас.