Один из лучших образцов архитектуры украинского барокко XVIII века, шедевр киевского архитектора Ивана Григоровича-Барского.
На месте армянской Рождествобогородицкой церкви, сгоревшей в 1651 году, греческий купец Николай Тарнавиот в 1685 году построил деревянную церковь Покрова Божьей Матери. Сначала она была «придворной» церковью семьи Тарнавиотов, но в начале XVIII века вдова Тарнавиота завещала сделать ее приходской. На протяжении 1766—1772 годов на ее месте Григорович-Барский воздвиг свою лучшую, как считается, постройку — двухэтажный каменный храм в виде триконха, увенчанный тремя куполами. Несомненно, архитектор учел существование сзади на горе Андреевской церкви, с которой Покровская перекликается своими барочными формами.
Первоначально на первом этаже находился главный алтарь Покрова Богородицы. Внутри внешних крылечек были устроены винтовые лестницы на второй этаж, где существовал придел апостола Иакова Алфеева. В 1791 году междуэтажное перекрытие было разобрано, а престол св.Иакова перенесен в боковое помещение. После пожара 1811 года изменена форма куполов, утрачен лепленый декор фасадов. В 1824 году с запада пристроили теплый храм св.Иоанна Воина. Иконостас церкви проектировал в середине XIX века Иван Штром. Современная колокольня, стоящая отдельно, существует с 1798—1799 годов. Ее второй этаж, первоначально деревянный, сгорел в 1811 году. С 1831 года он заменен каменным, а на первый ярус перенесли церковь св.Иоанна Воина.
В 1920-х годах церковь принадлежала сторонникам «Истинно православной церкви». В начале 1930-х годов храм был закрыт советской властью. Во время нацистской оккупации, в 1941 году богослужение в Покровском храме возобновилось. Настоятель храма протоиерей Алексей Глаголев сделал храм местом спасения евреев, взрослых и детей, от гибели. Во время оккупации храм принадлежал «автономистам». В 1953—1954 годах церковь реставрировали как памятник архитектуры. В 1958 году храм снова закрыли. В 1971 году была отреставрирована колокольня. Проекты дальнейшей реставрации, разработанные в 1970—1980-х годах, не были осуществлены.
15 апреля 1990 года с разрешения городских властей священнослужители УАПЦ провели здесь Пасхальную службу.
В 1991 году храм передан УАПЦ, для которой он фактически стал кафедральным собором. Настоятелем храма с благословения патриарха Мстислава был назначен протоиерей Владимир Черпак. Здесь проводили богослужения патриархи Мстислав и Владимир Романюк.
Сейчас принадлежит УПЦ Киевский Патриархат.
