Согласно краткой редакции Жития Евфимия, ещё при его жизни был поставлен каменный собор Преображения Господня, однако эти сведения исследователям представляются малодостоверными. Первый каменный Преображенский собор в Евфимиевом монастыре возводился в первой четверти XVI в. Даты этапов его строительства, приведённые в Житии, противоречат другим реалиям из того же источника, а также актам монастыря. Предварительные земляные работы датируются в пространной редакции Жития 4 июля 1507 или 1508 г., завершение строительства – 1511 г. В таком случае строительством в Евфимиевом монастыре руководил бы архимандрит Константин (1490–1509 гг.), однако в Житии настоятелем, занимавшимся возведением нового храма, назван архимандрит Кирилл (1511–1526 гг.; впоследствии архиепископ Ростовский). Таким образом, строительство Преображенского храма было начато, скорее всего, в 1514 г.; к тому же времени относится и обретение мощей основателя Евфимиева монастыря при копании рвов, о чём архимандрит Кирилл известил Суздальского епископа Симеона (Стремоухова; 1509–1515 гг.). Окончание возведения Преображенского собора исследователи относят, вероятно, к 1517–1518 гг. О том, что до 1517 г. в Евфимиевом монастыре шло значительное строительство, косвенно свидетельствует жалованная льготная грамота великого князя Василия III Ивановича игумену Кириллу от 14 мая 1514 г., освобождающая владения монастыря на три года от выплаты податей в великокняжескую казну. Вторично временные льготы предоставлялись игумену Кириллу грамотой великого князя от 22 июля 1523 г., когда в обители предполагалось начать строительство каменной церкви во имя Иоанна Лествичника. Сохранившийся Преображенский собор (1550–1560 гг.) исследователи датировали серединой или концом XVI в., иногда называя и конкретную дату – 1594 г., которая содержится в рукописном описании суздальских церквей первой четверти XIX в.: «...Ныне существующая церковь... сделана и совершена при государе царе и великом князе Феодоре Иоанновиче... и при архиепископе Иове суждальском в 1594-м сентября 2-го освящена в 1596-м августа 6-го». Источник этого сообщения неизвестен, но приведённая дата противоречит сведениям о том, что Суздальский архиепископ Иов с 1592 г. пребывал на покое, а в июне 1594 г. умер. Собор является пятиглавым четырёхстолпным сооружением с пониженными подпружными арками и тремя полуциркульными апсидами. Все главы собора световые. С юга примыкает одноглавый придел Евфимия, построенный одновременно с собором, с севера – придел Сергия Радонежского (1865 г.). Долгое время считалось, что Евфимиев придел существующего ныне собора является Преображенским храмом первой четверти XVI в., к которому впоследствии пристроили новый, пятиглавый четырёхстолпный храм. Эта ошибочная версия возникла под влиянием выводов исследователей XIX в., считавших, что в первой четверти XVI в. новый храм пристроили к сооружению XIV в. По Житию исследователям известно, что погребение Евфимия находилось в северной части собора («у сиверских врат близ с(вя)т(а)го ж(е)рътвеника заложи себе гроб»), т.е. или на солее перед алтарной преградой, или, что вероятнее, в аркосолии в северной стене жертвенника.