В 1652-1654 годах на средства «карлинских казаков Куралова городка» в слободе была построена первая деревянная церковь, освященная во имя Архангела Михаила. Считается, что этот храм просуществовал до 1767 года, когда его из-за ветхости заменили новой деревянной церковью. Согласно клировым ведомостям, этот второй деревянный храм простоял в Карлинской слободе с 1767 года до начала XX века — более 130 лет.
В 1875 году симбирский епископ Феоктист посетил Карлинскую слободу и отметил, что сельская деревянная церковь отличается бедностью, а карлинские прихожане «заняты заботами о прибыли через продажу сельских продуктов в соседнем городе и видимо поэтому не достаточно усердны в посещении храма». Сделанное епископом внушение не осталось без последствий, и в 1880-х годах на средства жителей Карлинского в центре села началось возведение нового каменного храма. Строительство продолжалась несколько лет и к осени 1897 года в основном было завершено. Но еще один год ушел на внутреннюю отделку храма, включая устройство многоярусного резного иконостаса. 1 ноября 1898 года симбирским епископом Никандром новая церковь была освящена в честь Покрова Пресвятой Богородицы. После этого некоторое время в селе было две Покровских церкви — старая деревянная и новая каменная. Позднее, после двух значительных пожаров в 1900-1903 годах, в Карлинском осталась одна «достаточно вместительная и весьма благолепная по архитектуре фасадов и внутреннему убранству каменная церковь».
В советский период Карлинская Покровская церковь была закрыта, разорена и заброшена. Но, в отличие от многих других, она не была разрушена. Прочные кирпичные стены храма простояли до конца 1980-х годов, когда местные жители взялись за его восстановление. В июле 1990 года, еще до полного завершения реставрационных работ, старинная Покровская церковь была освящена заново и стала одним из первых возобновленных православных храмов в границах восстановленной в 1989 году Ульяновской, Симбирской, епархии.
По своему архитектурному облику пятиглавая каменная Покровская церковь села Карлинское типична для времени, когда в отечественной культовой архитектуре, после многолетних экспериментов Константина Тона и его последователей, окончательно утвердился так называемый «русско-византийский стиль». При всей своей «типичности» рассматриваемый сельский приходский храм выделяется среди аналогичных сооружений той эпохи какой-то особой стройностью силуэта, редкой пропорциональностью каждого из его объемов, необычайной гармоничностью в переходах от целого к деталям.
