История школы № 321 начинается в 1817 году с создания Благородного пансиона при Санкт-Петербургском университете. Уже в 1830—1831 годах пансион был преобразован в Первую Санкт-Петербургскую гимназию — одно из важнейших учебных заведений своего времени. Здесь формировалась модель образования, в которой обучение, воспитание и духовная жизнь составляли единое пространство.

Архитектурный облик здания сложился в 1830—1840-х годах. Изначально оно формировалось как замкнутый ансамбль с внутренними дворами, флигелями и встроенной домовой церковью. В течение XIX века комплекс развивался и перестраивался при участии архитекторов академической школы, включая Н. Л. Бенуа и В. А. Косякова. В результате он приобрел многослойный характер: в его структуре сочетаются элементы классицизма и более поздней эклектики.

Домовая церковь Преображения Господня, устроенная в 1839—1841 годах, была неотъемлемой частью этого пространства. Она представляла собой полноценный храм с цельной художественной программой: интерьер включал белый резной иконостас с позолотой, некоторые иконы были связаны с университетской церковью, некоторые — написаны современными художниками, в том числе Карлом Брюлловым. Орнаментальную роспись выполнил Я. А. Лукин, лепной декор — Т. П. Дылев. В 1890-е годы церковь была расширена по проекту В. А. Косякова: пространство увеличили, добавили купол и звонницу, обновили иконостас. После перестройки храм стал более цельным и выразительным.

После 1917 года гимназия была преобразована в школу, а в 1940-м получила номер 321. В 1923 году церковь закрыли. В советское время ее разделили на два этажа и приспособили под учебные нужды. Интерьер был существенно изменен, но не уничтожен полностью.

Особенно ценно то, что в церкви сохранилась живопись: фрагменты росписей первой половины XIX века уцелели под штукатуркой. Орнаменты и цвет проступают сквозь поздние наслоения, превращая пространство в своего рода «археологию интерьера». Эти росписи не образуют цельной картины, но позволяют почувствовать исходную художественную идею.

Во второй половине XX века здание было реконструировано, а в начале XXI века получило статус объекта культурного наследия. Сегодня здесь продолжается обычная школьная жизнь. Однако первоначальный замысел не утрачен: это по-прежнему пространство, где архитектура, образование и духовная традиция соединены в единый культурный организм.