Первое документальное свидетельство о храме в селе Волчанка относится к 20 июня 1830 года, когда в Вольском уезде Саратовской губернии была отведена земля под строительство церкви. Строительство завершилось через двадцать лет на средства прихожан. Рядом с храмом располагались воскресная школа, церковная сторожка и три дома для причта, состоявшего из священника, диакона и псаломщика.
Здание Покровской церкви было возведено из дерева на каменном фундаменте с колокольней. Архитектурный стиль сооружения представляет собой редкий образец церковного зодчества XIX века. В храме находились старинные иконы, техника написания которых, по мнению специалистов, напоминает школу русского иконописца Нестерова.
В 1932 году постановлением Средне-Волжского краевого исполнительного комитета церковь была закрыта, а здание передано школе. Местные жители сохранили иконы, пряча их в подвалах и на чердаках. Впоследствии здание использовалось как хранилище для хлеба, а в южной части размещалась мастерская по ремонту сельскохозяйственной техники.
В 1947 году храм был вновь открыт для богослужений после обращения жителей села к Михаилу Ивановичу Калинину. В 2007 году началась реставрация колокольни: заменены полы, кровля, купола, установлены новые кресты и двенадцать колоколов. В 2010 году проведена полная покраска храма.
25 августа 2016 года был освящён престол правого придела в честь Софрония, патриарха Иерусалимского. В феврале 2020 года состоялось освящение престола в левом приделе в честь святителя Николая Чудотворца. В 2019 году перед Пасхой установлено новое паникадило на 120 ламп.