Красное село, в котором расположен храм, является одним из старейших подмосковных поселений, существовавших уже в XII—XIII веках. Первые летописные упоминания о Красном селе относятся к 1480 году. Село располагалось у древней Стромынской дороги, ведущей из Москвы через сёла Преображенское и Черкизово в село Стромынь и далее на Владимир и Суздаль. Название село получило по расположенному в нём Великому (Красному) пруду, площадь которого равнялась площади Московского Кремля. К началу XVII века село стало крупным и густонаселённым; в записях шведского путешественника Петра Петрейя, побывавшего в Москве в 1608—1611 годах, упоминается большая деревня близ Москвы с населением до 700 крестьян и ремесленников, называемая Красное село. В середине XVIII века село вошло в черту города и стало окраиной Москвы.
Первая деревянная церковь во имя Покрова Пресвятой Богородицы в Красном селе упоминается в 1620 году. К концу XVII века к храму был добавлен придел святителя Николая. В 1701 году на месте деревянного храма был построен каменный. В 1730 году слева к Покровскому храму пристроили придел Усекновения главы Иоанна Предтечи. К 1751 году у храма появились колокольня и обширная трапезная. Обновлённый Покровский храм был освящён 25 августа 1751 года.
Во время московских пожаров 1812 года храм не пострадал. С течением времени церковь ветшала, и к 1838 году на средства почётных граждан Гаврилы Урусова и Евдокии Малютиной было проведено её обновление. Храм получил новое многоглавое завершение, новый шпиль для колокольни, украшения для фасада в стиле ампир, обновлённый интерьер и новый главный иконостас. Последнее обновление храма происходило в 1902—1904 годах.
В конце 1920-х годов недалеко от храма, в Бауманском переулке, разместился Митрополичий дом Московской Патриархии, где находилась канцелярия заместителя патриаршего местоблюстителя и Временного патриаршего Священного синода. Вторая половина дома была отведена Московскому епархиальному управлению. В тесном помещении не было возможности устроить домовую церковь, поэтому в качестве крестовой патриаршей церкви был избран расположенный неподалёку храм Покрова Пресвятой Богородицы в Красном селе. Здесь молился и служил заместитель патриаршего местоблюстителя, впоследствии Патриарх Сергий (Страгородский); здесь же совершались им монашеские постриги и архиерейские хиротонии.
В 1931 году появилась резолюция о закрытии и сносе церкви, мотивированная её близким расположением к проезжей части и препятствием для пешеходов. Верующие из близлежащих районов направили в Моссовет многочисленные письма с просьбой не закрывать храм. Несмотря на это, в 1934 году храм был закрыт и частично разрушен: разобрана ограда, алтарная апсида, барабаны куполов и колокольня. Главный объём храма был разделён на два этажа. В последующие годы в перестроенном здании храма размещались различные организации, включая завод «КЭМЗ» и Центральное конструкторское техническое бюро игрушки.
В 1996 году полуразрушенный Покровский храм был передан Русской Православной Церкви. В 1997 году, одновременно с началом восстановительных работ, в храме возобновились богослужения. Летом 2002 года был завершён важный этап реставрации — водружена центральная главка с крестом. Вокруг здания храма и около церковной ограды был удалён культурный слой, местами достигающий 1,8 метра. К лету 2003 года завершена реставрация белокаменной ограды. В это же время снесены подсобные помещения вокруг храма и благоустроена прилегающая территория. В октябре 2004 года, к празднику Покрова Пресвятой Богородицы, были сняты перегородки между трапезной частью храма и четвериками, открыв всё внутреннее пространство. В 2009 году покрашены фасады храма, завершив наружные реставрационные работы.
