Собор Покрова Пресвятой Богородицы — самое старое из сохранившихся зданий Харькова. Каменное здание Покровского собора было построено казаками за пределами тогдашних границ крепости, вблизи ее северной стены, в 1689 году — взамен деревянной Покровской церкви (известной еще с 1659 года). В том же 1689 году храм освящён митрополитом Авраамием.

Покровский собор — ценный памятник украинской архитектуры второй половины XVII века. Это барочная трёхкупольная («трёхбанная») церковь, установленная на характерном для русской церковной архитектуры тёплом зимнем храме. Верхняя, холодная церковь окружена галереей — «опасанням» и объединялась «гульбищем» с шатровой колокольней. Узорные кирпичные наличники соседствуют с многопрофильными карнизами с небольшим выносом, пояс прямоугольных впадин дополняется изображениями солнца. Гармоничность вырастающих друг из друга объёмов, легко возносящихся вверх, соседствует с суровыми, тяжёлыми формами колокольни, напоминающей крепостную башню.

В 1726 году по инициативе епископа Белгородского Епифания Тихорского и генерал-губернатора Слободской Украины князя М. М. Голицына был учрежден Свято-Покровский мужской училищный монастырь с харьковским коллегиумом, первым высшим учебным заведением на Левобережье.

Покровская церковь при этом с 1729 года стала монастырской и коллегиумской. Храм отремонтировали, украсили и обеспечили церковной утварью.

В 1732 году на колокольне установили колокол весом 1,6 тонны.

В 1799—1846 Покровский собор был кафедральным собором Харькова.

В течение XIX и начала XX века в церкви велись работы по его украшению, ремонту и благоустройству.

В 1920-е собор был закрыт и вскоре стал разрушаться.

В 1950-е была предпринята попытка его косметического ремонта. В 1992 году храм вместе с архитектурным комплексом Свято-Покровского монастыря вернули Украинской православной церкви.