В 1762 году, после упразднения крепости Святой Анны, расположенной недалеко от Черкасска (ныне — станица Старочеркасская) на Васильевских буграх, было решено перенести находящуюся в ней Покровскую церковь в недавно построенную крепость Святого Димитрия Ростовского. Здание церкви было разобрано, все брёвна пронумерованы и перевезены на выбранное место. Новая церковь получила статус «крепостной» . Все её священнослужители и большинство прихожан были военнослужащими. Точное местоположение первого здания церкви — в северо-восточном партере Кировского сквера — было определено летом 2003 года в ходе археологической изысканий, проводимых Ростовским регионального отделения ВООПИиК (руководитель экспедиции — П. А. Ларенок).

Со временем возникла потребность в более вместительном храме. В связи с этим в 1781 году обер-комендант генерал-майора Семен Гурьев направляет архиепископу Никифору, главе Словенской и Херсонской епархии, курировавшей в то время территорию нынешнего Ростова, ходатайство «о разрешении устроить новую, более обширную церковь, вместо ветхой». В 1782 году ходатайство было удовлетворено. Старое здание церкви разбирают и почти на том же месте строят новое (также деревянное). Освящение церкви происходит 28 сентября 1784 года.

В 1796 году из материалов недавно упразднённой церкви Святого Димитрия Ростовского к Покровской церкви пристраивают правый южный придел, который также посвящают Св. Димитрию.

С 1806 года церковь перестаёт быть только военной и получает смешанный статус, находясь одновременно и в военном и епархиальном подчинении.

В 1818 году на колокольне устанавливают часы «с боем».