По времени своего строительства является одним из самых молодых в г. Брянск, однако, по дате основания принадлежит к числу древнейших в городе. После разгрома ханом Батыем Черниговского княжества в 1246 г, в г. Брянск (Дебрянск) под защиту лесов и городских укреплений были перенесены из Чернигова резиденция князя, а также кафедра Епископа, которая находилась при храме Святого Спаса. Когда был построен этот храм - неизвестно.
В летописи Спасо-Гробовского храма упомянуто, что «означенный храм построен на гробах брянских Владык Нектария и Нафанаила, поэтому эта церковь называется с давних пор «Спасо-Гробовской» или - «что на Владычних гробех». Есть сведения о том, что этот храм являлся Кафедральным Собором Брянской Епархии до ее упразднения в 1500 г.
Строительство ныне существующего Спасо-Гробовского храма было закончено в 1904 г. Автором проекта был брянский архитектор Н.А. Лебедев, проектировавший его в новорусском стиле. Строительство велось на средства брянского купца П. С. Могилевцева. Храм заменил рядом стоявший старинный деревянный храм, который в 1925 г. был разрушен. В 1929 г храм был закрыт для Богослужения. После закрытия (с 1930 по 1992 гг.) здание храма приспосабливалось под нужды госучреждений.
В конце 1992 г храм был возвращен Руссой Православной Церкви. С этого времени начались Богослужения и одновременно производились ремонтно-возстановительные работы как внутри храма, так и на его территории. В августе 1995 г храм был освящен Архиепископом Брянским и Севским Мелхиседеком. В 2005 г начаты реставрационные работы в этом храме. В 2008 г, по благословению Епископа Брянского и Севского Феофилакта, сооружен и установлен мраморный иконостас, завершены ремонтно-возстановительные работы. Престол храма в честь Преображения Господня освящен Епископом Феофилактом 22 ноября 2008 г.
Настоятель храма - протоиерей Павел Чикалин, Духовник Брянской Епархии, заведующий Епархиальными Отделами взаимоотношений с общественностью и Отечественной культуры.