В 1814 году на средства прихожан был возведен каменный тёплый Покровский собор. В 1880 году к основному объёму храма были пристроены два боковых придела: южный — в честь Вознесения Господня и северный — во имя святого пророка Илии. В 1898 году территория собора была обнесена железной оградой. Таким образом, собор имел три престола: главный — в честь Покрова Пресвятой Богородицы, южный — в честь Вознесения Господня и северный — во имя святого пророка Илии. При соборе функционировали две каменные часовни: одна на юго-западном углу ограды, другая на берегу реки Волги, возведенная в память события 17 октября 1888 года — крушения императорского поезда.
В 1931 году, в период антирелигиозной политики советской власти, Покровский собор был закрыт. После закрытия здание собора подверглось разграблению и осквернению, а впоследствии использовалось для различных хозяйственных нужд. В 1954 году, в связи с подготовкой территории к затоплению при создании Куйбышевского водохранилища, собор был полностью разрушен, и его останки ныне находятся на дне водохранилища.
В 1993 году, в здании 1895 года постройки, была организована новая церковь, посвященная Покрову Пресвятой Богородицы. Здание подверглось капитальной реконструкции и переоборудованию под православный храм. Престол был освящен архиерейским чином 21 октября 2001 года. К 2005 году завершились все строительные и отделочные работы. В апреле 2016 года был оформлен иконостас.
21 августа 2016 года, в память о разрушенном Покровском соборе, в городе Сенгилей был установлен памятный знак.