В работе Г. Павлуцкого о деревянных храмах в Полонном (1905) отмечается, что "церковь во имя Покрова Пресвятой Богородицы" возведена в 1720 году. В других источниках сообщается, что в 1910 году рядом со старым сооружением было построено еще одно. Новая церковь была тоже деревянной, но стояла на каменном фундаменте. Предположительно, именно это здание сохранилось до наших дней, хотя и в несколько измененном виде. С приходом советской власти для церкви наступили тяжелые времена. Как свидетельствуют источники, в 1937 году ее священник Н. Матусевич был арестован и репрессирован, после чего храм был закрыт, колокольня разрушена, а само здание использовали как зернохранилище. Богослужения возобновились после Второй мировой войны, а облик храма периодически обновлялся. В последние годы был реконструирован фасад Покровской церкви, обустроена ее территория, построена колокольня и начато строительство воскресной школы.