Спасо-Преображенский кафедральный собор — главный действующий православный храм в Виннице. Сооружён в XVIII веке по проекту итальянского архитектора Паоло Фонтана, как доминиканский костёл. С 1839 года — православный собор Винницы.
Винницкий собор не всегда назывался Преображенским и не всегда занимал то помещение, где находится теперь. Первая соборная церковь в Виннице была названа в честь св. бессребреников Косьмы и Дамиана. Начало её истории теряется в седой древности, когда еще Винница только формировалась, как город и представляла собой небольшую укрепленную крепость на берегу р. Буг. Именно из описаний этой крепости 1552 г. известно, что среди дворов ее жителей был двор «попа Косьмо-Дамиановского». Можно предположить, что в Виннице или на ее окраинах еще тогда была церковь с этим названием, которая до конца XVIII в. получила статус соборной и просуществовала до 1832 г. Именно тогда из деревянного старого здания ее перевели в помещение упраздненного доминиканского монастыря, который находился рядом, с переименованием его в Преображенский собор.
Монастырские помещения оставались пустыми в то время, когда совсем рядом стояла соборная церковь св. бессребреников Косьмы и Дамиана, здание которой было в неудовлетворительном состоянии. Поэтому по решению Киевского, Подольского и Волынского генерал-губернатора от 19 ноября 1832 г. упраздненный доминиканский монастырь был передан в ведение православного духовенства. Церковь его была перестроена для православного собора: на фасадных башнях возвели новые шатровые завершения, ещё один шатёр разместили над специально устроенным фальшивым барабаном над средокрестием.
В бывшем костеле был устроен Преображенский собор, освященный в 1833 г. на праздник Благовещения, а старая Косьмо-Дамиановская церковь была разобрана.
В 1855 г. настоятель собора протоиерей Порфирий Вознесенский обратил внимание на то, что много прихожан почти не посещают церковь зимой. Причиной был холод, от которого страдали также и священнослужители. Поэтому было принято решение о постройке теплой церкви, которую по совету архитектора Кулаковского устроили в нижней части собора, где была крипта (семейный склеп) рода Грохольских. Перед реконструкцией подвала был соблюден ряд формальностей. Каменецкий римо-католический епископ направил в Винницу своего представителя, который вместе с настоятелем 18 мая 1855 г. составил акт: «Все целые гробы перенесли в помещение возле входа по правую сторону и замуровали; разрушенные (числом два) опустили в могилу, выкопанную в южной стороне подвала, и засыпали. Все это сделано без всякой огласки и церемоний». После этого помещение побелили, настелили деревянный пол и поставили иконостас. 1 ноября 1855 г. нижняя церковь была освящена в честь св. бессребреников Косьмы и Дамиана в память о предшествующем соборном храме. В 1847 году собор посетил император Николай I с сыновьями Александром и Николаем. Через год Николай І собственноручно подписал проект реконструкции Преображенского собора, которую из-за недостатка средств начали лишь в 1860 году.
В воскресный день, 12 июня 1866 г., в храме, при большом стечении богомольцев состоялось освящение дарохранительницы, которую пожертвовал Великий князь Александр Александрович (будущий царь Александр III) на вечное поминовение умершего брата Николая. В связи с ремонтом, богослужение совершалось в нижней церкви. Праздник посетили и католики, которые пришли посмотреть на дар наследника русского престола. К сожалению, в 1922 г. его, как и другие ценности, изъяли представители советской власти, и дальнейшая судьба его неизвестна…
По окончании реконструкции, 27 ноября 1866 г. состоялось освящение собора, которое совершил епископ Леонтий.
8 мая 1916 г. Преображенский собор посетил последний русский император Николай ІІ. В конце апреля 1920 г. Винница в третий раз стала столицей УНР. 5 мая в город прибыл Симон Петлюра. "В 10 часов утра Главный атаман под звуки марша вышел из своего вагона в сопровождении воинского министра Сальского, министра еврейских дел Красного и есаулов. Хор школьников-железнодорожников приветствовал атамана национальным гимном. В 10.15 С. Петлюра прибыл в собор. А через одиннадцать дней, 16 мая, православное духовенство принимало в соборе руководителя польского государства Юзефа Пилсудского.
Вообще ХХ столетие было едва ли не тяжелейшим в жизни Преображенского собора. В 1922 г. он был ограблен советской властью. Дважды собор закрывали. Первый раз в 1930 г. — тогда храм превратили в резиновый склад, и вторично в 1962 г., когда в церковном помещении разместился спортзал. Все три шатра убрали, а немного позднее снесли и башни.
В 80-х годах в помещении храма был размещен зал органной и камерной музыки, который просуществовал до 1990 г., пока по решению областной и городской власти собор был снова передан Церкви. Еще некоторое время продолжалось противостояние между представителями управления культуры и верующими, пока орган не был демонтирован и перенесен в соседний капуцинский костел. Тогдашний городской председатель Д.В. Дворкис официально передал Церкви документы на соборное здание. Через несколько лет над фасадом были возведены два купола.
В соборе открыта воскресная школа для детей (младшая группа — от 4 лет) и взрослых, а также библиотека церковной литературы. Архиерейский хор собора под руководством протоиерея Сергея Виговского на фестивале духовного пения в Киеве дважды подряд был признан лучшим церковным хором в Украине. Действуют молодежный и детский хоры (последний, во главе с своим руководителем Натальей Кременюк, в 2003 году отмечал свой 10-летний юбилей). При детской воскресной школе в 2002 г. создана православный театр-студия «Лампадка», который регулярно показывает спектакли.