В 1892 году в Севастополе началось возведение собора Покрова Пресвятой Богородицы. Автором проекта стал архитектор Валентин Фельдман.
За 14 лет работы в Крыму (с 1891 по 1905 годы) им было создано большое число архитектурных сооружений, в том числе храм Рождества Христова в Балаклавском Георгиевском монастыре, Свято-Троицкий собор в Топловском монастыре. В соавторстве с военным инженером О.И. Энбергом и скульптором А.Г. Адамсоном в Севастополе был возведён памятник затопленным кораблям. Также в соавторстве с О.И. Энбергом было построено здание музея-панорамы «Оборона Севастополя 1854–1855».
Все проекты — масштабные. Вот и Покровский собор задумывался как главный храм Черноморской крепости. Работы продлились более 12 лет. Освятили храм 26 февраля 1905 года. Собор освятил преосвященный Николай, епископ Таврический и Симферопольский в сослужении настоятеля Херсонесского монастыря преосвященного Иннокентия и духовенства всех церквей Севастополя. 3 апреля 1905 года преосвященный епископ Иннокентий совершил чин освящения левого придела храма во имя святого великомученика Пантелеимона. В октябре 1905 года Святейший Синод возвёл Покровскую церковь на Большой Морской в степень городского собора Севастополя.
Здание выполнено в стиле базилики. Венчают его пять куполов, главный украшен стрельчатым сводом с четырьмя двенадцатигранными башенками, имеющими шатровое покрытие. Архитектурные элементы украшения собора созданы в древнерусском стиле. Вход в храм выполнен в виде закрытой галереи с крыльцом.
Прообразом здания выступили каменные шатровые храмы образца XVI века. Несмотря на общую массивность, собор как бы тянется ввысь, оставляя впечатление лёгкости, небесного полёта. Такое восприятие обеспечивают стрельчатый свод, каждая из четырёх башенок, окружающих купол, колокольня, соединяющаяся с храмом прямоугольным продолжением центрального объёма. Собор — праздничный, нарядный: у башенок и колокольни шатровое покрытие, увенчанное маковками луковичной формы; архитектурный образ дополняют широкие лепные фризы массивных карнизов, полукруглые кокошники, карнизы с лепными фризами, арочные оформления окон.
В мае 1917 года в соборе были временно захоронены останки лейтенанта Петра Шмидта и нескольких матросов, расстрелянных на острове Березань. 23 февраля 1919 года в нём была совершена хиротония архимандрита Вениамина (Федченкова) во епископа Севастопольского.
В годы Великой Отечественной войны здание храма пострадало от бомбёжек. Прямым попаданием снаряда был разрушен южный придел.
В 1947 году настоятелем Севастопольского Покровского собора был назначен Иоанн Крашановский. Отец Иоанн неустанно занимался восстановлением верхнего храма собора. Трудами священнослужителя храм был восстановлен и освящён в 1948 году и до 1962 года в нём проводились богослужения.
За дальнейшие 30 лет безвременья храм не только лишился крестов и маковок, но и своего предназначения. В разные годы в различных частях здания собора были устроены склады, спортшкола, архив…
Возрождение Покровского собора началось в 1992 году, когда освободили от архивных документов северный придел во имя святого великомученика Пантелеимона, его заново освятили 8 апреля. А в начале 1994 года и все здание передали Церкви, к тому времени в нем почти полностью восстановили купола и кресты. К 100-летнему юбилею храма завершилось восстановление южного придела, был отреставрирован фасад, маковки и кресты покрыли позолотой.
Престолы верхнего храма освящены в честь Покрова Пресвятой Богородицы, великомученика Пантелеимона, святых апостолов Петра и Павла; нижнего храма — во имя преподобного Серафима Саровского, святых мучениц Веры, Надежды, Любови и матери их Софии, святого князя Владимира.
Сегодня собор Покрова Пресвятой Богородицы является одним из центров духовной жизни Севастополя. В Покровском соборе хранятся частицы мощей святых Луки Крымского, Иона Киевского, Николая Чудотворца, святой блаженной Матроны Московской и другие святыни.
