Первое упоминание о храме в Джанкое относится к началу XX века. В 1909 году в поселке Джанкой Перекопского уезда была построена церковь во имя Тихвинской иконы Пресвятой Богородицы. Храм располагался в центральном городском парке, приблизительно на месте современной танцплощадки. Первым священником стал отец Феодор Руднев, скончавшийся в 1920 году и похороненный в церковной ограде.
В 1923 году начался процесс ликвидации Тихвино-Богородичной церкви, завершившийся к 1931 году. По свидетельствам очевидцев, храм был разрушен: толпа вынесла церковные книги и утварь, разбила иконы, после чего здание взорвали. Материалы разрушенного храма использовались для строительства бани.
В период Великой Отечественной войны богослужения возобновились в приспособленном частном доме на улице Свердлова. Сначала службы проводились на румынском языке румынским священником. В 1943 году в Джанкой прибыл протоиерей Алексий Подсадный, начавший совершать богослужения на церковнославянском языке.
5 июня 1945 года православная община получила в пользование одноэтажное каменное здание бывшей конюшни по улице Розы Люксембург, которое было перестроено в церковь Покрова Божией Матери. В послевоенные годы в храме неоднократно служил святитель Лука (Войно-Ясенецкий).
В 1990 году началось строительство нового храма рядом со старой Покровской церковью. Строительство велось в сложных экономических условиях, основные материалы доставлялись из Закарпатья и крымских карьеров. В 1998 году произошло обрушение центрального купола массой 240 тонн, причины которого остались невыясненными.
10 ноября 2005 года митрополит Симферопольский и Крымский Лазарь совершил чин освящения нового храма. В 2008 году, после образования Джанкойской епархии, Покровский храм получил статус кафедрального собора. В 2016-2018 годах проведена масштабная реконструкция храмового комплекса.