Спасо-Преображенська церква була зведена у синтезі двох архітектурних стилів – неоготичного та неомавританського. Будували храм дев’ять років (1830-1839 рр.). 19 серпня 1840 року його особисто освятив київський митрополит Філарет.
Проект храму виконав відомий одеський архітектор, який народився у Швейцарії, в італійській родині – Георгій (Джордже) Торрічеллі, на замовлення власника Мошнів, графа Михайла Воронцова.
Воронцов провів дитинство в Лондоні й був англоманом, саме тому він замовив архітектору будівлю в неотюдорівському стилі, Торрічеллі ж додав сюди східні (неомавританські) форми, отримавши унікальний стиль. Керував будівництвом інженер Терентій Ступников.
Церква має 11 бань та напівбань. Висота дзвіниці (без хреста) 42,1 м, висота церкви (без хреста) – 30 м, довжина – м, ширина – 22,2м.
«Сестра» церкви є у Ялті – собор Івана Златоуста (1832-1837 рр.). Її будували ті самі автор і замовник, в такому ж стилі, але розміри її (крім дзвіниці) значно менші від мошнівської.
Спасо-Преображенська церква за типом базилікальна. Дзвіниця, у вигляді вежі, розташована над притвором, її кути підкреслені тонкими пінаклями. Бічні фасади церкви поділені пінаклями на окремі ділянки та завершені зубчастими парапетами. Кожна з ділянок має власну прибудову — імітацію каплиці і прикрашену фігурним дахом. Вівтарна частина церкви акцентована фігурним дахом тої ж форми, лише більшим за розмірами. Церква налічує 24 бані (різних розмірів). Перемички віконних і дверних прорізів виконані у вигляді стрілчастих, неоготичних арок.