В 1859 году на пересечении современных улиц М. Горького и Большой Горной благодаря усилиям саратовского купца Воронова был построен деревянный трехпрестольный храм. Главный престол освятили в честь Покрова Пресвятой Богородицы, а придельные, в честь апостола и евангелиста Иоанна Богослова, пророка Божия Илии, а также святого Иоанна Предтечи, мученицы Наталии и преподобномученицы Феодосии. Однако здание оказалось холодным и не вмещало всех прихожан.

В середине 1870-х годов архитектор А. М. Салько разработал проект нового каменного храма с пятью куполами. Проект утвердили в 1876 году, а средства на строительство в основном предоставили местные купцы и мещане, которые также пожертвовали материалы и иконы. Строительство завершилось в 1882 году, а внутренняя отделка продолжалась еще два года.

Освящение нового храма состоялось 20 января 1885 года. В отличие от предыдущей церкви, приделы нового храма были посвящены Казанской иконе Божией Матери и Пресвятой Живоначальной Троице.

В 1893 году при храме открылась воскресная школа, а также церковно-приходская школа, размещенная на втором этаже большого каменного здания, которое сейчас является средней школой №30. Здесь также находились женские Покровские рукодельные классы. Нижний этаж занимала городская богадельня. Церковь владела еще тремя зданиями для церковнослужителей, фермой в 15 верстах от Саратова и хутором с 12 домами и 108 жителями.

В 1895 году была построена пятиъярусная колокольня, в которой 28 мая 1902 года был оборудован придел в честь Иверской иконы Божией Матери.

С приходом новой власти к 1918 году вся собственность храма, включая дома для духовенства и ферму, была национализирована. В 1920-е годы храм оставался в ведении Православной Церкви и не перешел к обновленцам.

19 декабря 1929 года храм закрыли, а его здание передали под общежитие Планового экономического института. В колокольне разместился детский сад.

В 1931 году купола церкви разобрали, а колокольню взорвали. Попытка взрыва самого храма не увенчалась успехом. Внутри здания провели ремонт, в результате которого утратилась настенная роспись. С 1970-х годов в бывшем храме находились мастерские саратовских художников.

В январе 1992 года полуразрушенное здание передали Саратовской епархии.

1 февраля 1992 года началось восстановление храма усилиями прихожан. Под руководством протоиерея Василия Стрелкова были восстановлены купола и возвращен прежний вид.

Первая литургия состоялась 18 апреля 1992 года в частично отремонтированном левом приделе. Для него архиепископ Пимен Хмелевский подписал антиминс в честь Казанской иконы Божией Матери.

В барабане северо-западного купола разместили временную звонницу.

С сентября 1997 года велись работы по восстановлению центрального престола и полов.

В марте 1999 года в правом и левом приделах установили иконостасы.

14 октября 2000 года настоятель храма протоиерей Василий Антипов совершил Чин положения Святого Антиминса над главным престолом.

10 ноября 2001 года он же совершил Чин положения Святого Антиминса над престолом левого придела, освященного в честь святого праведного Иоанна Кронштадтского.

18 декабря 2004 года епископ Саратовский Лонгин Корчагин подписал антиминс для правого придела, освященного в честь Иверской иконы Божией Матери. Чин положения Святого Антиминса 4 января 2005 года совершил протоиерей Василий Антипов.

Колокольня была восстановлена на историческом месте к 2004 году по проекту архитекторов А. В. Шитова и Д. В. Голубинова. 28 ноября 2004 года на 44-метровую колокольню установили купол и шпиль. Общая высота колокольни со шпилем составляет 66 метров. С мая 2010 года в колокольне начал работу церковный магазин "Покровская книга".

В 2007 году началась новая реконструкция храма, включающая замену всех пяти куполов, полную роспись интерьера и отделку фасада в новых бордовых тонах.