Вулиця була закладена у 1817 році під сучасною назвою. Вулиця перетинала Соборну площу, де знаходиться найбільший православний храм Одеси— Спасо-Преображенський собор, який і дав назву вулиці. Із приходом до влади більшовиків назву змінили на вулиця Троцького на честь Льва Троцького (в період 1920—1928 роки), однак після вислання останнього з СРСР, у 1928 році, назву змінили на 10-ліття Червоної Армії, згодом залишивши просто Червоної Армії.
У період з 1941 по 1944 роки вулиця дістала назву Короля Міхая І (рум.Regele Mihai I), однак із поверненням радянської влади було повернено і радянську назву. У 1946 році Червона армія змінила свою офіційну назву на ″Радянська армія″, відповідно було і змінено назву вулицю на Радянської Армії. Тільки відновлення Україною незалежності, 18 серпня 1994 року, вулиці було повернено історичну назву— Преображенська.
Особливістю вулиці є те, що, на відміну від більшості інших, її перший квартал, до перетину з Отонівським провулком і Софіївською вулицею, парні будинки розташовані по лівий бік вулиці, а непарні— по правій.
№1— житловий будинок.
№2а— житловий будинок, збудований у 1850-х роках (архітектор О.Коллович). Тут мешкав український військовик білоруського походження, герой Шипки, генерал-ад'ютантФ.Ф.Радецький. У цій будівлі до 1941 року містилася фабрика фотопластинок, пізніше— протезний завод, а тепер— «Морський гідрофізичний інститут» та «Фізико-хімічний інститут захисту довкілля та людини».
№3— житловий будинок Рабиновича, збудований наприкінці XIX століття (архітектор Л.Ф.Прокопович).
№4— житловий будинок Катерини Соломос, збудований у 1913 році (архітектор В.І.Прохаска) Реконструйований у 2008 році (архітектор С.Г.Косоловський). У цьому будинку в серпні 1941 року під час оборони Одеси містився штаб 1-го полку морської піхоти під командуванням полковника Я.І.Осипова, а також навчалися письменникЛ.В.Нікулін та академікАН УРСРП.І.Багрій[1][2].
№5— житловий будинок Лілії Бродської, збудований у 1881 році (архітектор Д.Є.Мазиров).
№6— житловий будинок Михайла Карузо.
№8— будівля колишнього комерційного училища імені Імператора Миколи І (нині— Одеський національний економічний університет), збудована у 1876—1877 роках (архітектор Ф.В.Гонсьоровський). Будівля була двоповерховою, у 1930-х роках, був надбудований третій поверх.
№9— житловий будинок Льва Толстого, збудований у 1850 році (архітектор Ф.Й.Моранді). В будинку у 1887—1889 роках мешкав болгарський народний поет, громадський діяч Іван Вазов.
№10— житловий будинок Адаменка, збудований у 1847 році (архітектор І.С.Козлов).
№11— будинок 1-го Російського Страхового товариства «Життя», збудований у 1900 році архітектор В.І.Шмидт. Тут мешкали та працювали: польський композитор, професор Еміль Млинарський; літературознавець, академік Петербурзької АН А.І.Кирпичников; електрохімік, Герой Соціалістичної Праці, академік О.Н.Фрумкін.
№16— будинок збудований у середині XIX століття. У перші повоєнні роки у будівлі розмістилося Обласне відділення товариства з поширення політичних та наукових знань. Тепер також належить Одеському художньому коледжу імені Митрофана Грекова.
№18— прибутковий будинок Машевського, збудований у 1903 році (архітектор В.О.Домбровський).
№23— прибутковий будинокБернгарда Лібмана, збудований у 1887—1888 роках (архітектори А.А.Нієс, Е.Я.Меснер, Г.А.Моргуліс) на місці будинку гауптвахти. Після 1917 року верхні поверхи (включно з мансардами) поділені на комунальні квартири. На першому поверсі розташовувалися різноманітні установи, серед яких найвідоміші— Центральна ощадна каса №5340 (кінець 1920-х— початок 1930-х років), румунське видавництво «Букул» (під час окупації у 1941—1944 роках), букіністичний магазин «Облкниготоргу» (1950-ті роки). Нині будинок перебуває в аварійному стані та потребує реконструкції.