Эта церковь считается одним из наиболее старых храмов Полтавы. Первые записи о ней были найдены среди документов Полтавского полка, датированных 1686 годом. Возможно, она была боковым пределом Преображенской церкви, сгоревшей в 1705 году. Священник Иван Свитайло восстановил сгоревший предел церкви из материала разобранного в Крестовоздвиженском монастыре деревянного храма. По легенде, царь Петр I молился в этой церкви после победы в Полтавской битве 27 июня 1709 года.
  В 1811 году Преображенская церковь была окончательно разобрана по причине ветхости. Сохранился только боковой предел, как напоминание о ее роли в истории Российской империи. Император Александр II, который посетил Полтаву в 1837 году, осмотрел церковь и, найдя ее пришедшей в большую ветхость, пожертвовал около 2000 рублей на ее ремонт. Позднее дворяне Полтавской губернии собрали около 25000 рублей. На эти деньги в 1845 году над церковью, по проекту академика архитектуры Андрея Тона, был сооружен каменный шатер.
  В 1847 году возле церкви была построена и освящена колокольня. В 1890 году территория храма была обнесена ограждением с каменными столбиками и коваными решетками. С 1875 по 1898 год Спасская церковь была полковой церковью 33-го пехотного полка, который в это время дислоцировался в Полтаве.
  В 1902 году был выполнен капитальный ремонт Спаской церкви. После победы большевистской революции в 1917 году, Спаская церковь, к счастью, не была ни закрыта, ни разрушена. Она продолжала функционировать до начала 30-х годов XX ст., после чего ее закрыли в связи с запретом проведения богослужений со стороны советской власти. Тогда же разобрали и церковную колокольню. Во время немецой оккупации Полтавы 1941-1943гг. в храме проводились богослужения. В 60-х годах была разобрана каменная ограда Спаской церкви и уничтожены могилы храмового кладбища. В 2009 году была восстановлена колокольня храма в ее первоначальном виде. Еще одна колокольня, построенная в начале XXI ст. теперь используется как часовня.