W 1657 roku w trakcie najazdu Rakoczego spłonęła brzozowska fara. Ze zgliszcz kościoła wydobyto nienaruszony obraz Matki Bożej. Na pamiątkę tego wydarzenia w nazwie brzozowskiego wizerunku Bożej Rodzicielki umieszczono przymiotnik Ognista.

Wieść o cudownym ocaleniu obrazu szybko obiegła okolicę. Uznano to zdarzenie za przejaw Łaski Bożej, a przed oblicze Brzozowskiej Pani zaczęto zanosić prośby i modlitwy. O ich spełnianiu i szerzącym się kulcie Matki Bożej Ognistej świadczą zapiski historyczne pochodzące już z połowy XVIII w. Potwierdza to również fakt, że do nowo wzniesionego kościoła dobudowano w 1785 r. kaplicę, w której ołtarzu znalazł swe miejsce łaskami słynący wizerunek. Pod nim został umieszczony napis: „Obraz ten Najświętszej Dziewicy po zupełnym spaleniu pierwszego drewnianego kościoła brzozowskiego przez Kozaków i Węgrów w dniu 12 marca 1657 r., gdy wszystko inne zostało obrócone w popiół, sam jeden został znaleziony w popiele, bez najmniejszego uszkodzenia. Ten obraz dla potomności, po dobrym odnowieniu z wyjątkiem twarzy osób, których nic nie odnawiano, został wystawiony do czci wiernych w 1692 r. W roku 1785 12 sierpnia został uroczyście wprowadzony do tej kaplicy zbudowanej przez biskupa przemyskiego Wacława z Bogusławic Sierakowskiego”.

W 1858 r. z woli biskupa przemyskiego odbyła się w kościele brzozowskim uroczysta koronacja obrazu Matki Bożej Ognistej. Obecnie obraz Matki Bożej Pocieszenia czyli Ognistej Pani Brzozowa znajduje się w bocznym ołtarzu świątyni. Namalowany został na płótnie farbami olejnym. Nie jest znany ani jego autor, ani dokładny czas, w którym powstał. Ze względu na sposób przedstawienia postaci Matki i Syna wraz z Janem Chrzcicielem brzozowski wizerunek należy do wyjątkowo rzadkich i cennych.

Po tragicznym najeździe Rakoczego i spaleniu brzozowskiego kościoła rozpoczęto wznoszenie nowej świątyni. Znaczne fundusze na jej budowę pochodziły z ofiary bp. Stanisława Sarnowskiego (Brzozów od czasów królowej Marii Węgierskiej aż do rozbiorów był miastem biskupim). Ostatecznie budowę kościoła zakończył w 1686 roku prepozyt brzozowski i dziekan krośnieński – ks. Bartłomiej Misiałowicz. Z grodem nad Stobnicą związany był przez znaczną część swego życia (45 lat), w tym też mieście zmarł w 1693 r. Okazało się jednak, że po latach ciało jego nie uległo całkowitemu rozkładowi. Do dziś cudownie przetrwały nietknięte przez czas dłonie i przedramiona księdza. Przechowywane są w kościele brzozowskim w przeszklonej trumience umieszczonej pod epitafium, które poświęcił mu bp Wacław Hieronim Sierakowski.

Kościół parafialny pw. Przemienienia Pańskiego to największy zabytek Brzozowa. Konsekrowany w 1688 roku, wybudowany został na planie krzyża łacińskiego w stylu wczesnobarokowym. W pierwszej połowie XVIII wieku przebudowano go na bazylikę emporową. Było to spowodowane głównie względami konstrukcyjnymi, a nie chęcią ukształtowania budynku w „nowoczesnym”, późnobarokowym stylu. Charakterystyczne dla dzisiejszego wyglądu kościoła wieże wzniesiono w latach 1718-1724.

Wewnątrz świątyni znajduje się jednokondygnacyjny ołtarz, z typowymi dla epoki baroku sześcioma kolumnami uskokowo ustawionymi na wysokim cokole, ze zwieńczeniem ujętym pilastrami. Jego powstanie datuje się na koniec XVII stulecia. W ołtarzu głównym kościoła znajduje się równy mu wiekiem obraz przedstawiający scenę Ukrzyżowania. W nawie bocznej umieszczono pochodzący z okresu baroku ołtarz Matki Bożej Różańcowej, którego płaskorzeźbione obramienie ma postać Drzewa Jessego.
Późnobarokowym stylem charakteryzują się także kaplice Matki Boskiej Ognistej i św. Wincentego a Paolo. Nieopodal brzozowskiej świątyni znajduje się zabytkowa dzwonnica wzniesiona w połowie XVIII w. Niewiele młodszy od niej jest dzwon Władysław odlany przez Bazylego Komarzyńskiego

Na przełomie lat 60. i 70. XX wieku, dzięki staraniom ówczesnego proboszcza Juliana Pudły, w kościele brzozowskim przeprowadzono prace konserwatorskie, polegające m.in. na wymianie konstrukcji sklepienia bez naruszenia znajdującego się na nim tynku z polichromią. Był to pierwszy tego typu zabieg w Polsce. Na uwagę zasługuje również fakt, że ogrom prac konserwatorskich wykonano w stosunkowo krótkim czasie. Należy podkreślić, że ksiądz Pudło zbierał fundusze i remontował kościół w trudnym okresie dla diecezji przemyskiej, której ówczesne władze PRL, kiedy tylko mogły, rzucały kłody pod nogi. Również dzięki temu prałatowi w 1996 r. oddano do użytku brzozowskie organy, które obecnie liczą 2972 piszczałek. Największa, o wadze 90. kilogramów, ma długość ponad pięciu metrów, najmniejsza zaś mierzy zaledwie 12 mm.

Brzozowską farę do godności kolegiaty podniósł już w 1724 roku bp Jan Krzysztof Szembek. W tym kościele święcenia kapłańskie przyjmował urodzony w niedalekim Dubiecku książę poetów polskich – Ignacy Krasicki. W czasie rozbiorów świątynia utraciła ten tytuł, aby ponownie go uzyskać z okazji 600-lecia istnienia diecezji przemyskiej. Na prośbę biskupa Ignacego Tokarczuka w 1975 roku prymas Stefan Wyszyński przywrócił do istnienia kapituły kolegiackie w Brzozowie i Jarosławiu.