Село Большое Афанасово было основано в конце XVII века. К середине XVIII века в селе уже существовал приход. Первоначально на этом месте находился деревянный храм, который со временем обветшал и перестал удовлетворять потребности прихожан. В связи с этим было принято решение о строительстве нового каменного храма. В 1817 году на средства прихожан и благотворителей был возведен двухпрестольный каменный храм в стиле классицизма. Главный престол был освящен в честь Покрова Пресвятой Богородицы, а придел — во имя Святой Живоначальной Троицы.
Архитектурно храм представляет собой здание с традиционной осевой композицией, включающей центральный объем, трапезную и колокольню. Центральный объем — невысокий цилиндрический, освещенный восемью высокими арочными окнами, завершенный полусферическим куполом с главкой на глухом барабане. Он покоится на высоком четверике с шатровой крышей. Трапезная с двускатной крышей немного выступает за пределы главного объема и колокольни. Апсида полукруглая, с конусообразной крышей. Четырехъярусная колокольня по типу четверик на четверике завершена шатровой крышей с главкой на глухом барабане. На гранях второго яруса размещены полукруглые ниши, на третьем — овальные проемы, вписанные в прямоугольные ниши. Четвертый ярус глухой, его грани выделены рельефными треугольными фронтонами с профилированными карнизами. Храм отличается чистотой стилистических признаков, отсутствием декора и выверенностью пропорций, являясь памятником провинциальной культовой архитектуры в стиле классицизма.
В начале 1930-х годов, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт. Здание использовалось в различных хозяйственных целях, что привело к утрате многих элементов внутреннего убранства и частичному разрушению архитектурных деталей. В конце 1980-х годов, с началом процесса возвращения церковной собственности религиозным общинам, здание храма было передано Казанской епархии. Восстановительные работы проводились на средства производственного объединения «Нижнекамскнефтехим» и пожертвования прихожан. В 1990 году храм был вновь освящен и открыт для богослужений.
В настоящее время храм Покрова Пресвятой Богородицы в селе Большое Афанасово является действующим. При храме функционируют воскресная школа и социальная служба, оказывающая помощь нуждающимся. Среди прихожан храма — представители различных национальностей, включая русских и кряшен.