А.В. Щусев выполнил проект в 1915 году, но отдельные чертежи и расчеты дорабатывались весь 1916 год. В разработке проекта участвовали также архитекторы Н.Н. Капустин и А.Ф. Стуй. Окончательно проект был утвержден в начале 1917 года. Щусев создал очень тонкий, можно сказать, элегический проект храма в «национальном стиле», вдохновленный образами и мотивами московского и псковского средневекового зодчества. Здесь не было механического копирования деталей и образцов старинных памятников. Архитектор стремился к максимальной пластичности и выразительности форм здания, намеренно «утрировал» отдельные детали и приемы, создавая образ возвышенного и строгого храма-памятника. Четверик храма с четырехскатным покрытием завершало пятиглавие. С запада к храму примыкала арочная звонница, подражавшая звоннице храма XVI века в подмосковных Больших Вяземах. Щусев сделал здание асимметричным, что соответствовало традициям древнего русского зодчества: архитектурные объемы зрительно уравновешивали друг друга, создавая живой и пластичный силуэт памятника.

Церковь на Братском кладбище была заложена в день Преображения Господня, 6 августа 1915 года. 8 ноября 191б-го был освящен придел Михаила Архангела; придел Андрея Первозванного освятили 15 января 1917 года (приделы храма были соименны погибшим братьям Катковым). Главный храм Преображения был закончен и освящен уже после революции — в декабре 1918 года. Новая власть тогда не посмела еще этому помешать.

13 ноября 1917 года на Братском кладбище Москва хоронила юных жертв большевистского переворота — юнкеров, студентов, офицеров, погибших в октябрьских боях с Красной гвардией. За три дня до этого, 10 ноября, на Красной площади новая власть устроила торжественные похороны 238 погибших за революцию. На простых москвичей эти похороны — без отпевания, без церковного пения — произвели удручающее впечатление.

Как пишет историк А Ястребов, первоначально похороны на Братском кладбище, организованные московской «обще- студенческой комиссией», были намечены на 11 ноября. Но кладбищенские рабочие, исполненные пролетарской сознательностью, отказывались рыть могилы контрреволюционерам; другие пролетарии задержали изготовление гробов. Похороны перенесли.