В период с 1652 по 1654 год на средства казаков Куралова городка в слободе была возведена первая деревянная церковь, посвященная Архангелу Михаилу. Этот храм, как считается, просуществовал до 1767 года, когда его заменили новой деревянной церковью из-за ветхости. Согласно клировым ведомостям, второй деревянный храм стоял в Карлинской слободе с 1767 года и более 130 лет, до начала XX века.

В 1875 году симбирский епископ Феоктист посетил Карлинскую слободу и отметил бедность сельской деревянной церкви, а также то, что местные прихожане были заняты продажей сельхозпродуктов в соседнем городе и недостаточно усердно посещали храм. После внушения епископа в 1880-х годах жители Карлинского начали строительство нового каменного храма в центре села. Строительство длилось несколько лет и к осени 1897 года было в основном завершено, но еще год ушел на внутреннюю отделку, включая создание многоярусного резного иконостаса. 1 ноября 1898 года симбирский епископ Никандр освятил новую церковь в честь Покрова Пресвятой Богородицы. Некоторое время в селе существовали две Покровские церкви, старая деревянная и новая каменная. Однако после двух крупных пожаров в 1900-1903 годах в Карлинском осталась только каменная церковь, отличавшаяся вместительностью и благолепием архитектуры.

В советское время Карлинская Покровская церковь была закрыта, разорена и заброшена, но не разрушена. Прочные кирпичные стены храма простояли до конца 1980-х годов, когда местные жители начали его восстановление. В июле 1990 года, еще до завершения реставрации, старинная Покровская церковь была освящена заново и стала одним из первых возобновленных православных храмов в восстановленной в 1989 году Ульяновской, Симбирской епархии.

Архитектурный облик пятиглавой каменной Покровской церкви в селе Карлинское типичен для времени, когда в культовой архитектуре утвердился "русско-византийский стиль" после экспериментов Константина Тона и его последователей. Несмотря на свою типичность, этот сельский приходский храм выделяется особой стройностью силуэта, редкой пропорциональностью объемов и гармоничностью переходов от целого к деталям.