Автором проекта, разработанном в инженерном управлении Виленского военного округа, был архитектор М.Позаров. Несмотря на то, что за основу строительства храма была взята церковь Каспийского пехотного полка в Новом Петергофе, местные инженеры смогли придать храму уникальные черты, благодаря использованию новых строительных материалов, введению неповторимых архитектурных элементов. Главная заслуга в этом принадлежит гродненскому военному инженеру капитану Ивану Евграфовичу Савельеву (1866-1951 гг.). 30 сентября (сг.с.) 1907 года состоялось освящение храма.

Начало XX века принесло много бурных политических событий: три революции, гражданская и советско-польская войны, первая мировая, включение Гродно в состав Польского государства и т.д. Эти государственные перевороты не дали возможность Свято-Покровской церкви стать классическим храмом-памятником. Наоборот, после потери Софийского собора в 1921 году, церковь из военной превращается в кафедральный собор. В таком статусе она существует и сегодня. Даже после передачи православным Гродно церковь была немым свидетелем множества житейских бурь и невзгод последующих лет.

С приходом советской власти начинается антирелигиозный террор. Было запрещено все: и торжественные молебны на великие праздники, и крестные походы, и соборный звон (1962 г.), даже вместо каждодневных служб богослужения проводились 3 раза в неделю, и власти делали все, чтобы свести их количество до 2 раз. Но даже несмотря на такие ограничения, закрыть храм властям так и не удалось. После обретения Беларусью независимости в жизни собора начинается новый период.

Свято-Покровский собор вновь становится кафедральным, благодаря возобновлению Гродненской епархии, которая была закрыта в 1951 году. Перед своим столетним «днем рождения» храм пережил самый масштабный ремонт за всю историю своего существования. Собор состоит из 3 нефов, главный фасад здания венчает 10-метровая 8-гранная колокольня с маковкой. Стиль собора относится к псевдорусской, неорусской или ретроспективнорусской архитектуре.

Сегодня в соборе хранится чудотворная икона «Казанской Божьей Матери», которую во времена Первой мировой войны пытались вывезти вглубь России, она осталась в Гродно, так как не смогли даже сдвинуть с места. В соборе также находились мощи почитаемого мученика-младенца Гавриила Белостокского с 1946 по 1992 год, которые позже были торжественно перенесены в кафедральный собор Белостока, а в храме осталась только святая частица мощей, которая находиться в особом ковчеге возле правого клироса. В Никольском приделе храма расположена икона Николая Чудотворца с частицей его мощей, а возле левого клироса хранится копия креста преподобной Евфросиньи Полоцкой с частицами мощей белорусских святых.