До середины XIX века в Каменском заводском поселении отпевания совершались в Свято-Троицком храме. Но так как он находился далеко от кладбища, в 1850 году для этих целей началось строительство специальной церкви. В 1885 году отстроенный храм был освящен во имя Покрова Божией Матери. В 1905 году надстроили храмовую колокольню, а в 1907 году при Покровской церкви образовался приход. Храм, расположенный на высокой Покровской горе, стал главной архитектурной доминантой поселка. Покровская церковь была богато расписана внутри. Ажурная чугунная решетка церковного подворья уходила к скалистым берегам реки Исеть.
В 1930-е годы активизируются гонения на верующих. Первые пионеры города в церковные праздники наряжались «чертями и попами» и проводили свои «крестные ходы». Рядом с храмом установили пушку. Когда начиналась служба, солдаты делали несколько холостых выстрелов. Это было нужно для того, чтобы мешать верующим молиться. Вскоре органы ЧК арестовали священника церкви отца Иоанна (Зыкова) и матушку Ксению. Больше их никто не видел. А спустя совсем немного, с пометкой «из-за отсутствия священника», храм закрыли для богослужений. Случилось это в 1934 году. Покровская церковь стала последним закрытым в Каменске-Уральском храмом. Позднее в 1940-х — 1950-х годах здание переоборудовали в тюрьму. В теплом помещении были устроены пятиэтажные нары. В начале 1960-х годов тюрьму закрыли. С тех пор до начала 1990-х годов в здании Покровского храма размещался склад «Росторгодежды».
В 1991 году Покровская церковь возвращена верующим. В 2000 году, когда основные реставрационные работы завершили, храм освятили. В 2003 году наружные стены были оштукатурены и покрашены в привычный теперь уже небесно-голубой цвет. В 2012 году рядом с Покровской церковью города Каменска-Уральского открыт памятник в честь 200-летия победы в Отечественной войне 1812 года.
Наряду со Свято-Троицким собором и Спасо-Преображенским храмом Покровская церковь является архитектурной доминантой исторического Каменска. Если из старого центра основную архитектурную линию образуют собор, башенка заводской конторы и Спасо-Преображенская церковь, то со стороны высокого правого берега Каменки, с обзорной площадки у «Пушки», — собор и Покровская церковь.
Вблизи Покровского храма находится известный завод «Пятков и К», льющий колокола для всей страны. Во многом благодаря ему Каменск-Уральский называют Колокольной столицей России.
