У 1685 на її фундаментах коштом грецького купця М. Тернавіота споруджено дерев'яну Покровську православну церкву, яка проіснувала до 1766 (фундаменти, що збереглися, досліджено археологами; див ст. 433.8). На південь від занепалої дерев'яної церкви за проектом арх. І. Григоровича-Барського в 1766—72 збудовано двоярусну цегляну церкву Покрови Пресвятої Богородиці в стилі українського бароко.
Споруда дуже постраждала під час пожежі 1811: упали між'ярусні склепіння, приміщення нижньої церкви було завалено. При відбудові склепіння не відновлено, тому поділ храму на верхній і нижній яруси втрачено, нижні вікна замуровано, ліквідовано східці у ґанках. Внаслідок цього змінилися пропорції внутрішнього простору інтер'єра. Завершення перероблено у формах класицизму: збільшено вікна підбанників, зведено півсферичні бані. Ліплений декор фасадів та інтер'єрів, характерний для витворів І. Григоровича-Барського, повністю не відновлено. 1824 до західного фасаду добудовано двоповерховий, у плані прямокутний об'єм з теплою церквою св. Іоанна Воїна; тоді ж обабіч апсиди зведено два низенькі прямокутні приміщення паламарні та ризниці.
В серед. 19 ст. в храмі встановлено іконостас, виконаний за проектом акад. І. Штрома (втрачений), здійснено внутрішні розписи. 1933 приміщення церкви передано Київському обласному архіву. Під час нацистської окупації листопада 1941 у приділі св. Іоанна Воїна відновлено богослужіння, храм завдяки настоятелю протоієрею Олексію Глаголєву був осередком порятунку євреїв від фізичного знищення. Обстеження 1948 зафіксували осідання фундаментів східної частини будівлі, внаслідок чого в стінах апсиди з'явилися наскрізні щілини, дахи й бані опинилися в аварійному стані, декор фасадів було пошкоджено. У 1953—54 під керівництвом протоієрея Олексія Глаголєва проведено капітальний ремонт, після чого церковна громада частково відновила оздоблення інтер'єра. У 1960—70-х рр. церква стояла запустілою й руйнувалася. У 1980-х рр. виконано комплекс реставраційних робіт: повернено поділ внутрішнього простору по висоті на два яруси — відтак відновлено первісне композиційне вирішення горішньої церкви, реставровано попередній станковий розпис на парусах і хорах, зроблено нові панікадила. Автори проекту реставрації — архітектори В. Гаврилюк, Ю. Дмитревич, І. Малакова (керівник). Реставрацію живопису виконали О.Мамолат, А. Марампольський, М. Мизніков, С. Подкопаєв, В. Подкопаєва,
І. Різник, Л. Романова, М. Романченко (композиція «Притча про добре та зле сім'я»), В. Степанов, Р. Юсим під керівництвом І. Дорофієнко. Через незадовільний стан збереження внаслідок значного пошкодження стінопису в раменах хреста церкви не було можливості виконати роботи в повному обсязі й реконструювати втрати. На вимогу церковної громади, якій передано храм 1991, та її коштом у кін. 1990-х рр. за настоятеля протоієрея Володимира Черпака здійснено реставрацію храму. Реставратори — М. та О. Романченки. Нинішній іконостас встановлено 1999 з благословення св. Патріарха Київського і Всієї України УАПЦ Мстислава на пошанування воїнів УНР, полеглих під Крутами 1918 (Чернігівська обл.) за проектом полтавського арх. В. Слободянюка з благословення св. Патріарха Київського та всієї Руси-України УПЦ Київського патріархату Володимира. Різьблення виконано під керівництвом М. Свирнюка, позолоту за доглядом Д. Левуса. Іконостас — художники А. Гончар та Ф. Гуменюк.
Двоярусна, цегляна, тинькована, з характерним для української дерев'яної архітектури трибанним завершенням, що символізує Святу Трійцю. У плані — видовжений хрест із заокругленими раменами, в структурі якого простежується перехід до типу хрещатих храмів. Нижній напівпідвальний поверх побудовано для невеликого теплого храму, верхній двосвітній — для холодної церкви з хорами та світловими підбанниками. Верхній ярус перекрито системою цегляних склепінь, трьома півсферичними банями на круглих підбанниках, що за допомогою трикутних парусів спираються на стіни й підпружні арки, та двома чвертьсферичними конхами у бічних раменах. Нижній ярус перекрито відновленими склепіннями на металевому каркасі, в пізніших прибудовах — пласкі стелі. Сходи на горище містяться в південно-західній стіні, а на хори у західній зроблені 1999 за проектом
В. Корнєєвої. Попередній хід на хори і горище у західній стіні перекритий у 1980-х рр. внаслідок перебудови храму. Верхні та нижні приміщення мали окремі входи, акцентовані двома мальовничими двоярусними ґанками на північному й південному фасадах. Пізніші прибудови у стилі класицизм масштабно і архітектурно ув'язані з первісними фасадами. Властиву для бароко пластичність архітектурних форм підкреслено трьома заокругленими вінцевими фронтонами (над західним крилом фронтон трикутний), розкріпованими одинарними й здвоєними пілястрами, що членують стіни й підбанники, багатопрофільними під фризовим і карнизними гуртами. У зовнішньому декорі привертають увагу виразне ліплення капітелі з волютними завитками, вишукані барокові лиштви з сандриками-бровками над вікнами з напівциркульними перемичками у нижній частині стін церкви, верхній ряд круглих і чотирипелюсткових (на закінченнях просторового хреста) прорізів з обрамленнями. У напівпідвалі, відділеному проміжним карнизом, вікна лучкові. Окрасою південного і північного фасадів є двоярусні вхідні ґанки під двосхилими дашками, що спираються на приземкуваті товсті колони спрощеного іонічного ордера. Вірогідно, такий самий ґанок був і на західному фасаді. Бані церкви завершено невеликими глухими ліхтариками з маківками і хрестами.
Про колишнє архітектурне вбрання інтер'єра нагадують лише подвійні пілястри з гарними коринфськими капітелями, що членують площини стін.
В інтер'єрах частково зберігся живопис серед. 19 ст.: композиції «Знамення» — у західній бані, «Свята Трійця» — у центральній, «Святий Дух» — у східній. Зондажні обстеження, проведені під час реставрації, вказують на наявність у композиціях «Знамення» і «Свята Трійця» значних реставраційних вставок поч. 20 ст. Чотири живописні тондо на парусах центральної бані із зображеннями євангелістів виконали олійними фарбами на полотні художники І. Їжакевич та Ф. Коновалюк. Запрестольний образ Покрови Пресвятої Богородиці — І. Їжакевич та Л. Спаська (м. Острог). У цей час установлено іконостас (не зберігся) тих самих художників. Вони ж виконали і розпис храму у 1947—58, який частково реставрувала 1998 О. Романченко: у північній конусі композиції «Покладення до гробу», у південній конусі — «Воскресіння». Композицію «Притча про добре та зле сім'я» на західній стіні виконала у 1950-х рр., очевидно, худ. Л. Спаська.
У центрі композиції «Свята Трійця» на сірувато-блакитному тлі в золотавому сяйві голуб, довкола якого Ісус Христос, Бог Отець і три ангели. Постать Ісуса Христа зображено напівоголеною, огорненою навколо пояса червоною тканиною, праву руку прикладено до грудей, лівою він притримує на колінах книгу. Бог Отець у блакитній туніці й блідо-зеленому плащі, в лівій руці — скіпетр, права вказує на хрест між ним та Ісусом. Ліворуч від Христа і праворуч від Бога Отця — три ангели. Зображення голуба обрамлено личками ангелів.
Образ Богоматері «Знамення» написано на пізнішій вставці тиньку в 20 ст., ангели, що її оточують, — в 19 ст. Образ Богоматері з дитям дано анфас, її руки піднесені вгору, мафорій червоного кольору, хітон синього. Довкола Богоматері — золотаве сяйво. Композиція «Святий Дух» у східній бані складається із зображення голуба в центрі в золотавому сяйві та голівок ангелів на блакитному тлі серед хмар.
Підпружні арки реконструйовано під керівництвом О. Романченко. Стилістично стінопис тяжіє до академічного живопису серед. 19 ст. Поясні зображення євангелістів на парусах центральної бані виконано в медальйонах з різьбленими картушами в техніці олії на холодному темно-синьому тлі, над правим плечем кожного намальовано його символ: у Луки — бик, в Іоанна — орел, у Матфія — ангел, у Марка — лев.
У 1995—99 на прохання громади композиції «Свята Трійця», «Святий Дух», «Знамення» та «Притча про добре та зле сім'я» відреставровані під керівництвом А. Беляя, станковий живопис — О. Романченко та М. Титова. Загальний холоднуватий колорит цих зображень, площинне моделювання форм свідчать про введення в сакральне мистецтво України того часу елементів стилю модерн, про прагнення їхніх авторів до оновлення релігійного живопису.
Церква — один з найкращих витворів українського храмового будівництва. У 1991—92 храм був кафедральним собором УАПЦ. Тепер діючий парафіяльний православний храм [1127].