У 1820 році зусиллями протоієрея Іоана Радзімовського з допомогою парафіян та інших благодійників на Торговій площі міста було збудовано новий кам’яний Свято-Преображенський собор. Був він на два престоли. Землі, приписаної до володінь собору, було 33 десятини.
У 80-х роках XIX століття парафія собору налічувала: чоловіків- 1521, жінок — 1623.
Настоятелем собору був протоієрей В. В. Сікорський, священиком — Н. П. Бутовський.
Біля собору в 1911 році було збудовано жіночу двокласну церковно-парафіяльну школу. В повоєнні роки тут містився кінотеатр «Комсомолець». Зруйновано цю будівлю вже в 1970-х роках під час будівництва Будинку рад.
Спогади про Звенигородський Свято-Преображенський собор полишив наш земляк Ю. Кобилецький:
«В центрі ж проспекту стояв собор — новітня, опасиста, широко-віконна будова. Службу церковну в ній правив протоієрей — маленький на зріст, рухливий батюшка. Протоієрей у багатих ризах вів богослужіння лише у великі церковні свята (Різдво, Великдень, Трійцю, тезоіменинні дні царствуючого дому та на водохрещі). У інші дні це робили два нижчого рангу попи. Це була церква для Звенигородських "патриціїв", що мала три престоли, бічний крилас для малого хору та великий балкон для зведеного хору, який налічував до сотні співаків і мав свого регента».
Таким був собор на початку XX століття. Настоятелем храму тоді служив протоієрей Петро Шмігельський. Звенигородщина добре пам’ятає його сина — лікаря-хірурга Миколу Петровича Шмігельського, людину високої культури і великої душі, заслуженого лікаря України.
На початку XX століття в Звенигородці мав буги збудований третій православний соборний храм в пам’ять 300-річчя царствування Дому Романових. Для його будівництва збір пожертвувань був дозволений Київською Духовною Консисторією 24 травня 1913 року на підставі постанови Звенигородської міської думи від 15 листопада 1912 року.
Хоча Свято-Преображенський соборний храм міста Звениго-родки розширювали і перебудовували двічі (в 1874 і 1902 роках), ця реконструкція мало допомагала — в святкові дні храм не вмішував усіх віруючих. А в Звенигородці тоді налічувалось понад 23 тисячі жителів. Храми в місті були такі: Свято-Преображенський собор, Успенська церква, римо-католицький костьол у честь Преображення Господнього, молитвений будинок старообрядців.
Потреба в будівництві ще одного православного храму відчувалася давно. Ще на початку століття, в 1905 році, було відведено ділянку землі для будівництва третього православного храму в місті.
Справа посувалася повільно, і 8 листопада 1912 року жителі міста Звенигородки Ю. С. Кримський і Я. С. Уманський звернулися до Звенигородського міського голови із заявою про необхідність заснування в місті третьої парафії і будівництва третього соборного храму.
У цій же заяві Міській думі було запропоновано створити комісію для збору коштів на будівництво храму.
На засіданні Міської думи, яке відбулося 15 листопада 1912 року, було прийнято постанову про відзначення в 1913 році 300-річчя царствування Дома Романових і в пам’ять цієї події збудування в Звенигородці православного соборного храму. На будівництво цього храму було вирішено асигнувати із сум міського запасного капіталу двадцять п’ять тисяч карбованців, для утворення якого щорічно в кошторис мали вноситись вільні лишки запасного капіталу. Разом з тим було прийняте рішення і про відрахування коштів з оренди міської землі та створення особливого комітету з будівництва храму.
Для збирання пожертвувань було створено комісію в складі міського голови Миколи Івановича Мельниченка, членів міської управи: Л. Я. Ясинського, В. С. Ємельянова і Ф. А. Степанова; протоієрея Петра Шмігельського; міських гласних: Я. В. Нетесюка, В. П. Ткаченка, А П. Калашника, Я. С. Уманського, М. А Антоніцького, А. В. Балясного, В. Я. Голеги, С. П. Голеги, С. П. Запорожця, С. І. Кожухаря, А С. Кочегура, С. П. Стовповенка, Д. В. Ткаченка-Петренка і домовласників та жителів Звенигородки:
Ю. С. Кримського, А. А. Радецького, А. Л. Ховайбо, Г С. Шкорупи та інших.
За ініціативою Ю. С. Кримського 8 лютого 1914 року було видано брошуру «Киевской губернии город Звенигородка и его Соборный храм», яка розповсюджувалась серед парафіян, жителів міста. Кошти від її продажу йшли як пожертвування на будівництво храму.
Але здійснити намір збудувати ще один храм у Звенигородці не вдалося. Влітку 1914 року розпочалася Перша світова війна, згодом, у 1917 році, — жовтневий перевороту Петрограді, далі -роки громадянської війни, войовничого атеїзму і нищення храмів. Тоді, 1936 року, собор було зруйновано, битою цеглою встелили провулок, який раніше мав назву Церковний, згодом — Курінця, а потім — Островського.