28 февраля 1991 года Преображенский собор Серафимо-Дивеевского монастыря был передан Русской Православной Церкви, и несколько лет продолжалось его восстановление.

Год постройки: Между 1907 и 1916гг.
Архитектурные стили: Эклектика, Русский стиль, Неорусский стиль
Архитектор:А.Е. Антонов (автор проекта), А.И. Румянцев (производство работ)
Престолы: Спаса Преображения, Собора Архистратига Михаила и прочих Небесных Сил бесплотных, Всех Святых, Тихвинской иконы Божией Матери, Новомучеников и исповедников Церкви Русской.
В монастыре было предание, что батюшка Серафим заповедал построить второй собор в конце Канавки на одной линии с Троицким. Иван Тихонов Толстошеев, распоряжавшийся всем в Дивееве после кончины Преподобного, построил на этом месте Тихвинскую церковь. В начале века в ней служили зимой, но она была тесна и уже сильно обветшала. Когда встал вопрос о постройке нового теплого собора, игумения Александра (Траковская), избранная после смерти игумении Марии Ушаковой в 1904 году, не пожелала ломать действующую Тихвинскую церковь (впоследствии сгоревшую в 1928 году), и собор заложили сбоку, напротив начала Канавки. Молодая игумения не посоветовалась с блаженной Прасковьей Ивановной. Когда уже шла закладка собора в 1907 году, блаженная сказала: «Собор-то собор, а я усмотрела, черемуха по углам-то собора выросла, как бы не завалили». Келейница решила, что уже поздно что-либо менять, и слова эти не передала, а сказала: «Благословляет».
Строился собор на крупные пожертвования Ф. В. Долгинцева, братьев Арцыбушевых и других. Храм построен в неорусском стиле по проекту архитектора А. Е. Антонова, техником-строителем был А.А. Румянцев (впоследствии погибший в лагерях в годы репрессий). Архитектурный облик храма дает ощущение его необыкновенной легкости, воздушности, устремленности ввысь, к небесам. Изнутри стены были расписаны от пола до потолка сестрами из иконописной мастерской под руководством палехского художника П. Парилова. В 1916 году строительство в основном завершилось, были и иконостас, и вся утварь. Тут спохватились, что забыли устроить отопление. Это оттянуло освящение собора на год, но с началом революции освятить его уже не удалось. Долгие годы в соборе царила мерзость запустения, здесь был гараж, потом тир. На кровле росли деревья, как и предсказывала блаженная Прасковья Ивановна. В 1991 году собор был передан возрожденному монастырю и несколько лет продолжалось его восстановление. Освящение главного престола состоялось 3 сентября 1998 года в честь Преображения Господня. (В старом монастыре деревянная Преображенская церковь находилась на кладбище в восточном углу Канавки, там, где сейчас построена средняя школа.) В том же 1998 году был освящен правый придел в честь собора архистратига Божия Михаила и прочих Небесных сил бесплотных, а левый в честь Всех святых (такие приделы были ранее в Тихвинской церкви).
Второй монастырский собор, теплый, зимний, о строительстве которого говорил преподобный Серафим Саровский. Батюшка Серафим говорил дивеевским сестрам: «Выстроится большой, холодный собор и будет теплый». В монастыре было предание, что батюшка Серафим заповедал построить второй, зимний, собор в конце Канавки в одну линию с летним Троицким и с колокольней. Вопреки указанию святого старца, распоряжавшийся в Дивееве после его кончины Иван Толстошеев построил на заповеданном месте Тихвинскую церковь, тесную и неудобную. И когда встал вопрос о постройке нового теплого собора, действующую Тихвинскую церковь ломать не стали; собор заложили южнее, напротив начала Канавки.
При закладке нового собора игумения Александра (Траковская) послала к блаженной Паше Саровской за советом. Прасковья Ивановна сказала пророческие слова: «Собор-то, собор, а я усмотрела: черемуха по углам собора-то выросла. Как бы не завалили и собор-то».
Строился собор на крупные пожертвования, начавшиеся со взноса, сделанного императором Николаем II при посещении Дивеева в 1903 году. Значительную сумму на собор пожертвовал московский купец Федор Васильевич Долгинцев. Он даже переехал жить из Москвы в Дивеево, чтобы непосредственно наблюдать за ходом строительных работ. В год завершения строительства в 1916 году Федор Васильевич отошел ко Господу, незадолго до этого приняв монашеский постриг с именем Серафим.
Храм выполнен в неорусском стиле по проекту московского архитектора Александра Ефимовича Антонова. В конструкции собора был применен железобетон, еще не имевший в ту пору широкого распространения: четыре железобетонных столпа поддерживают железобетонные оболочки малых сводов. Прообразом нового собора Серафимо-Дивеевского монастыря послужила архитектура храмов владимиро-суздальского периода, композиционные приемы и детали древнерусского зодчества. Крестово-купольная система собора, соединяя воедино множество пространственных ячеек храма, символизирует вселенскую Церковь, объединяющую в себя все человечество. Высота Преображенского собора снаружи – 48 м 50 см, внутри – 35 м 45 см. Характерная черта архитектурного образа Преображенского собора – ощущение его необыкновенной легкости, воздушности, устремленности ввысь, к небесам. Храм приподнят на высокий стилобат, куда ведут широкие лестницы в знак духовного возвышения, на котором находится Церковь среди окружающего мира. Объем храма имеет ступенчатое построение с нарастанием к центру, от боковых пристроек к основному объему, завершенному полукружиями закомар, и далее к пятиглавию с повышенным центральным барабаном.
Настенную роспись собора выполнили сестры под руководством палехского художника Павла Львовича Парилова, преподававшего с 1902 года иконопись и фреску в Серафимо-Дивеевском монастыре. Иконы также были написаны сестрами.
В 1916 году строительство собора было закончено, даже большие золоченые кресты - дар петербуржцев - уже украшали его. Не поставлен был только иконостас, и не готово было отопление. Это оттянуло освящение на год. Но тут произошла революция 1917 года, и освятить собор не смогли, так что до конца ХХ столетия в нем не было ни одной службы. Называли его просто «Новый собор». Предполагалось освятить его в честь иконы Божией Матери «Умиление».
В советское время здесь был гараж, потом тир. Протоиерей Владимир Смирнов так описывает этот храм в пору разорения монастыря: «Новый собор, в свое время полностью подготовленный к освящению, представляет собою мерзость запустения! Стекла выбиты, дверей нет, входные ступени разрушены и поросли травой. Трава покрывает и желоба кровли, давно не видавшей краски. Кресты как на новом, так и на старом соборах отсутствуют, бетонное основание пола в одном месте с какой-то целью пробито, открывая жутко зияющую глубину подвального помещения». По воспоминаниям монахини Серафимы (Булгаковой), новый собор несколько раз собирались взорвать, но не разрешили – могли повредить окружающим постройкам.
Паломница, побывавшая в Дивееве в 1979 году, отметила: «Зашли в полуразрушенный и загаженный храм Преображения, который так и не успели освятить до революции. На стенах сохранились живописные изображения некоторых святых, и мы, достав свои молитвословы, под руководством Марии стали петь тропари этим святым. Вдруг посреди наших песнопений раздался крик. В проеме возникло два милиционера». В советское время на кровле собора, как и предсказала при его закладке блаженная Параскева Ивановна, выросли деревья.