Покровский кафедральный собор был воздвигнут на перекрёстке Некрасовской и Ленинской улиц, которые расположены в самом центре Самары.
Ранее, в начале XIX в., на этом участке располагалось кладбище, а к нему была пристроена небольшая деревянная церковь.
Со временем территория города начала разрастаться, появлялись новые постройки, в городе возрастает численность населения, поэтому маленькая церквушка уже не могла вместить в себя всех прихожан.
В 1853 году самарскими купцами Шихобаловами была вынесена просьба о возведении современной каменной церкви, которая могла бы вмещать в себя большее количество горожан.
В 1857 году началось строительство храма по проекту петербургского зодчего Э. И. Жибера. На построение церкви было выделено 34 000 рублей, которые были вложены Емельяном и Антоном Шихобаловами. В 1861 году воздвижение собора было окончено, и в том же году он был освящён.
Покровский собор был построен в духе московского храмового зодчества XVII века и считался одним из наилучших возведённых в Самаре соборов, который отличался своими внешними и внутренними украшениями.
Во время революции 1917 года Покровский собор какое-то время оставался единственным действующим. В 1941 году собор становится кафедральным.