Покровський собор є найстарішою кам’яною будівлею, що збереглася в Харкові. Він був зведений тією ж групою майстрів, які побудували Преображенський собор в Ізюмі, а також харківський Миколаївський собор (останній було знищено наприкінці 19 ст.: на його місці вибудували пишний храм офіційного русько-візантійського стилю).
Покровський собор є неперевершеною перлиною монастирського зодчества епохи українського бароко. Тридільний у плані, чотириярусний, він має гармонічний і стрункий, спрямований угору силует.
Інтер’єр будівлі розбито на два поверхи: унизу розташований зимовий, «теплий» (тобто опалюваний) храм, нагорі – літній, «холодний». Зимову церкву перекрито хрестовим склепінням, літню – ступінчастими верхами, з яких бічні куполи мають по два ковніри, а середній – три. Іззовні перший ярус храму оточений відкритою галереєю-опасанням із дерев’яними арковими прорізами. Навпроти північної та південної граней фасаду в галереї влаштовані виступи-павільйони, зовнішні стіни яких,
перпендикулярні до поздовжньої осі собору, відіграють роль контрфорсів. Фасади оформлені наришкінськими напівколонками з перехватом, вікна також прикрашені напівколонками й багатолопатевими фігурними фронтончиками. Інтер’єр верхнього храму гармоніює з його зовнішньою архітектурою, вражаючи своєю стрункістю й висотою.
Видатний знавець української архітектури Г. Н. Логвін писав про По- кровський собор: «Немає в українській кам’яній архітектурі іншої такої будівлі, де б прийом висотного розкриття внутрішнього простору було здійснено з таким блиском. Монументальний і піднесений образ Покровського собору (…) ставить його на одне з перших місць в архітектурі українського бароко».
На початку 90-х років 20 ст. собор було відреставровано, і нині він відкритий для парафіян.
Дзвіниця Покровського собору демонструє витончену інтелектуальну гру зодчих, їхнє своєрідне почуття гумору. Якщо сам собор побудований в українських формах і вкритий російськими візерунками, то дзвіниця – навпаки, являє собою типову для Московїї шатрову споруду, лаконічно прикрашену в дусі українського бароко