Первая церковь Покрова Пресвятой Богородицы была построена одновременно с крепостью Козлов воеводами Иваном Биркиным и Михаилом Спешневым. Здание церкви изначально было деревянным.
Каменная церковь, которая изображена на картине А. И. Михайлова, была построена в городе во второй половине XVIII века, в честь окончания эпидемии чумы. Сохранилась история об этих событиях. В 1771 году чума свирепствовала в Козлове. Город опустел, жители боялись выходить на улицу, чтобы не заразиться от кого-нибудь. У некоего городского жителя Зенина умерло более 10 человек, и в живых осталась только маленькая девочка, запертая в зараженном доме. В один из дней горожане увидели над воротами этого дома сияющую Боголюбскую икону Божией Матери. Икону перенесли в соборную Покровскую церковь. Согласно преданию, в ту же ночь одному из благочестивых жителей города приснился сон, в котором ему открылось, что с иконой необходимо совершить крестный ход вокруг Козлова. После того как это было исполнено, чума отступила.
В честь спасения города от мора, жители решили возвести каменную Покровскую церковь на главной площади. Храм был освящен в 1778 году. С тех пор он являлся важным местом для горожан, связанным как с крупными церковными праздниками, так и с важнейшими событиями общественной жизни.
Храм пострадал во время крупного пожара, произошедшего в Козлове в 1865 году, но позднее был отремонтирован. При соборе находилась достаточно обширная библиотека.
Наиболее тяжелые годы для церкви связаны с периодом советской власти. Здание было арендовано группой верующих, стремившихся к тому, чтобы собор продолжал свою работу. Однако давление со стороны большевиков нарастало. Не помогло собору и то, что в 1925 году он был взят на учет как памятник архитектуры. Идея о его закрытии не покидала городские власти. В 1928 году ходили слухи о том, что собор хотят сносить. Верующие написали заявление в Президиум ВЦИК, приведя целую серию аргументов в защиту собора. Некоторое время здание церкви использовали в качестве зернохранилища, имел место проект, согласно которому в здании должны были разместить краеведческий музей, предлагалось снести собор, а территорию, на которой он располагался, включить в состав городского парка. В конечном итоге Покровский собор был разобран в 1936 году, а территория, на которой он располагался, стала частью городской площади.
