Село Покровское возникло в 1649 году как заимка Невьянского Богоявленского монастыря. Первоначально поселение носило название Заимка. В 1659 году после строительства деревянной Покровской церкви село получило современное название. Первый деревянный храм неоднократно подвергался пожарам, наиболее разрушительный из которых произошел 30 июня 1663 года в результате нападения кочевников.
В 1821 году на средства прихожан и добровольные пожертвования был построен каменный двухэтажный храм. Нижний престол освящен в честь Покрова Пресвятой Богородицы, верхний - во имя Святой Живоначальной Троицы. В 1867 году храм пострадал от удара молнии, после чего в 1884 году была проведена реконструкция, включавшая перестройку колокольни и изменение конструкции крыши.
С 1835 по 1861 годы в храме служил диаконом Матвей Петрович Мамин, дед писателя Д.Н. Мамина-Сибиряка. В 1843 году при храме была открыта первая в Артемовском районе сельская школа. В конце лета - начале осени 1918 года храм пострадал во время боевых действий Гражданской войны, когда колокольня была обстреляна артиллерией.
В 1934 году храм был закрыт советскими властями. Здание использовалось для хозяйственных нужд, что привело к его значительному разрушению. В 1990-х годах в селе возродилась православная община, а в 1997 году в здании бывшей школы рядом с храмом был освящен молитвенный дом. В настоящее время ведутся работы по восстановлению исторического здания храма.