Решение о закладке собора на улице Большой Морской было принято в 1892 году. Разработку проекта и руководить строительством было поручено севастопольскому архитектору, автору многих проектов православных и гражданских построек Крыма, Валентину Августовичу Фельдману, который блестяще справился с поручением задания. Финансирование проекта происходило без помощи казны, на частные пожертвования меценатов, купцов и простых обывателей. Удалось собрать 134 000 рублей. Этой суммы полностью хватило на постройку храма. После окончания строительства в 1905 году чин освящения нарядного пятикупольного храма совершил тогдашний епископ Таврический Николай в сослужении с настоятелем мужского монастыря преосвященным Иннокентием. В октябре того же 1905 года Святейший Синод присвоил храму статус городского собора.
В мае 1917 года, в подвальном склепе храма, захоронили 3-х расстрелянных революционеров, поднимавших восстание на крейсере "Очаков", и идейного вдохновителя и руководителя восстания, лейтенанта Петра Шмидта, растрелянных на острове Березань. После Октябрьской революции, в 1923 году, их перезахоронили на кладбище Коммунаров. В рамках борьбы с религией в годы советской власти собор Покрова Пресвятой Богородицы закрыли.
До начала Великой Отечественной войны в помещении храма в разное время находилось общежитие, а затем клуб. При фашистской оккупации города немцы разрешили открыть собор, но он был к тому времени повреждён бомбардировками. Так, при очередном обстреле, в храм попал снаряд, от которого погибло несколько прихожан и были полностью разрушены два его южных придела. В годы войны в нижнем приделе размещался госпиталь. Умерших и погибших хоронили в воронках от бомб во дворе собора. После возобновления Богослужений службы из-за непргодности здания в скором времени прекратились.
В 1947 году настоятелем Покровского собора назначили Иоанна Крашановского. Всего за год его усилиями и стараниями прихожан здание было отреставрировано, после чего в одном из приделов стали проходить Богослужения. Службы там проходили до 1962 года, после чего храм городские власти вновь закрыли, перепланировав внутреннее помещение под спортзал и городской архив. Так, с 1962 по 1969-й гг. в нём находились и Севастопольский архив, и спортзал. В 1969-м году храм полностью был отдан под архив.
Очередное возрождение Покровского собора началось через тридцать лет после повторного закрытия, уже после распада СССР, в 1992 году. При ремонтных работах, под толстым слоем замазанной штукатурки, реставраторы обнаружили в южном нефе фрагменты хорошо сохранившейся настенной росписи. 8 апреля 1992 года был освящён придел во имя св. великомученика Пантелеймона, а в начале 1994 года верующим было отдано всё здание.
В конце 1990-х годов специалистами "Крымреставрации" проведены восстановительные работы южного придела Покровского собора. Первым расписали придел св. великомученика Пантелеймона, его стены украсили 11 сюжетов из жития святого и образ Спасителя. Работал над фресками творческий коллектив художников из Киева: Сергей Одайник, Виктор Козик, готовил эскизы Вадим Козик. По проекту Сергея Одайника был устроен замечательный иконостас, он же придумал рисунок для пола. На полномасштабную восстановительную реставрацию 1998 года интерьера и росписей Покровского собора благословил киевский митрополит Владимир. Стоит сказать, что реставрация подвального храма святых мучениц Веры, Надежды, Любови и матери их Софии, в нижнем подвальном храме, в склепе которого более ста лет назад был временно захоронен лейтенант Пётр Шмидт с тремя моряками, не проводилась. Местонахождение склепов утеряно.
В Покровском соборе хранятся православные святыни, особо ценные для поклонения. Это частицы мощей святых - архиепископа Луки Крымского и праведного воина Феодора (в миру - адмирала Ушакова).
17 сентября 1993 года в приделе св. великомученика Пантелеймона произошёл трагический случай. Прямо на вечернем Богослужении молодой прихожанин облил себя горючей жидкостью и совершил самоподжёг. Пламя было настолько сильное, что от огня пострадал пол в приделе.
Здание пятикупольного бесстолпного Покровского собора базиликального типа. Над главным куполом - стрельчатый свод в окружении четырёх двенадцатигранных башенок. В западной части - колокольня, соединённая с храмом продолжением центрального объёма. Башенки и колокольня имеют шатровое покрытие, увенчанное маковками луковичной формы. С севера и юга имеются два придела, причём южный не сохранился в первоначальном виде. К западной стороне храма примыкает небольшая трапезная, во внутренней части которой есть два ряда столбов, а также лестница, ведущая на хоры. Вход в неё идёт через крыльцо, имеющее тип закрытой галереи, с каменными ступенями. Кровля на куполах выполнена из штучной оцинкованной черепицы, остальная же часть - из оцинкованной стали. Высота всего здания - около 37 метров, колокольня на 10 метров ниже его.
Материалом для постройки послужили местные ресурсы - белый инкерманский и крымбальский камень. За счёт светлого материала стен общая цветовая гамма выдержана в бело-жёлто-охряных тонах, и храм выглядит лёгким и солнечным, на стенах которого благодаря архитектурным деталям, заметна игра света и тени. Архитектор при создании проекта за образец взял собирательный образ русских церквей ХVII веков, украсив храм кокошниками и фризами. По фасаду мозаикой выложены семь икон.
Собор изначально задумывался как двухуровневый. Три придела верхнего храма собора освящены: в честь Покрова Пресвятой Богородицы, в честь апостолов Петра и Павла и в честь великомученика Пантелеймона. Три придела нижнего храма освящались в честь святых мучениц Веры, Надежды, Любови и матери их Софии, в честь прп. Серафима Саровского и в честь равноапостольного князя Владимира.
С сайта: html://pravednik.info/pokrovskiy-sobor-sevastopol-istoriya-i-opisanie и из книги: "Православный Крым. Святыни, храмы, монастыри", - Санкт-Петербург. Издательство: ООО "Торговый Дом Медный Всадник", 2017