Храм Покрова Пресвятой Богородицы в городе Петровске Саратовской области был построен в 1880 году на месте обветшавшей каменной церкви, ранее принадлежавшей упраздненному Покровскому девичьему монастырю. Монастырь существовал в окрестностях Петровска уже к 1736 году, однако точная дата его основания неизвестна. К 1764 году в монастыре находилась ветхая деревянная церковь во имя Святой Троицы, которая впоследствии была перестроена в каменную. После упразднения монастыря церковь стала приходской.
Строительство нового кирпичного храма по проекту архитектора Алексея Марковича Салько велось на добровольные пожертвования при небольшом пособии от петровского городского общества. Основными жертвователями выступили купцы Тихомиров, Новичков и Швецов. Кладка осуществлялась из красного глиняного обожженного кирпича местного производства. Храм был построен трехнефным, с кирпичной колокольней, и освящен в честь Покрова Пресвятой Богородицы. При храме действовали церковно-приходская школа и две школы грамоты в деревнях Березовке и Сосновке.
В 1937 году храм был закрыт, церковная казна изъята, а клир и часть прихожан подверглись репрессиям. Здание использовалось под склады, а в 1960 году были разрушены купола, что привело к началу интенсивного разрушения каменной кладки. До 1995 года в колокольне располагался радиотрансляционный центр.
В 1989 году была создана инициативная группа по восстановлению храма. В 1990 году зарегистрирована религиозная община, и начались восстановительные работы. Первая Божественная литургия после возобновления богослужебной жизни совершена 18 апреля 1993 года. В 2004-2010 годах проведены масштабные реставрационные работы: установлены новые купола, заменены аварийные своды, проведены внутренние отделочные работы и установлен иконостас. 4 декабря 2010 года храм был освящен епископом Саратовским и Вольским Лонгином.
В храме находятся иконы с частицами мощей святых: Собора Нижегородских и Дивеевских святых, святителя Иннокентия Пензенского, исповедника Иоанна Оленевского, великомученика Пантелеимона и святителя Луки Крымского. Здание храма признано памятником архитектуры регионального значения.