Деревянная церковь в Чугуеве была построена еще в первой половине XVII века. Но когда в 1817 году Чугуев стал военным поселением, городок начали активно перестраивать в соответствии с типовыми планами. В результате была возведена новая церковь в классическом стиле, которая составляла единый ансамбль с Торговыми рядами и зданием Штабов военных поселений.
К сожалению, в советское время многие элементы декора были утеряны, потому что здание использовали как военный склад. В частности, портики были перекрыты кирпичной кладкой, исчез карниз и отделка окон. Пострадал также интерьер собора.
Первые реставрационные работы в соборе были проведены еще в конце 1960-х годов. Тогда специалистам удалось частично восстановить портики Свято-Покровского собора. Однако восстанавливали здание не для религиозных целей, а для обустройства музея Ильи Репина. В 2003 году сооружение и вовсе разделили на две части: одну передали епархии, другая же оставалась картинной галереей. Окончательное восстановление работы храма и передача православной церкви состоялись только в 2010 году.
