Был построен в 1555—1561 годах по приказу Ивана Грозного в память о взятии Казани и победе над Казанским ханством, которые случились именно в день Покрова Пресвятой Богородицы — в начале октября 1552 года. Существует несколько версий о создателях собора. По одной из версий, архитектором был известный псковский мастер Постник Яковлев по прозвищу Барма. По другой, широко известной версии Барма и Постник — два разных архитектора[2], оба участвовавших в строительстве; эта версия ныне устарела[3][4]. По третьей версии, собор был построен неизвестным западноевропейским мастером (предположительно итальянцем, как и ранее — значительная часть сооружений Московского Кремля), отсюда и столь неповторимый стиль, сочетающий в себе традиции как русского зодчества, так и европейского зодчества эпохи Возрождения, но эта версия пока так и не нашла никакого чёткого документального подтверждения.
Согласно легенде, зодчие собора (Барма и Постник) были ослеплены по приказу Ивана Грозного, чтобы они не смогли больше построить подобного храма. Однако если автором собора является Постник, то он не мог быть ослеплён, поскольку в течение нескольких лет после строительства собора участвовал в создании Казанского кремля[5].
Сам храм символизирует собой Небесный Иерусалим, однако значение цветовой раскраски куполов и по сей день остается неразгаданной загадкой. Ещё в прошлом столетии писатель Н. А. Чаев предположил, что цвет куполов храма можно объяснить сном блаженного Андрея Юродивого (Константинопольского) — святого подвижника, с которым, по церковному Преданию, и связан праздник Покрова Божией Матери. Ему привиделся Небесный Иерусалим, и там «были сады многие, в них древа высокие, колеблющиеся своими вершинками… Одни из деревьев цвели, другие златовидною листвою были украшены, иные имели плоды различные несказанной красоты»[6].