После Октябрьской революции Покровский собор стал одним из первых культурных объектов, взятых под государственную охрану как памятник национального и мирового значения.
Удивительно, что в первые годы советской власти собор не сразу перестал выполнять своё предназначение как храм.
В начале 1920-х годов в соборе всё ещё продолжались богослужения
21 мая 1923 года в Покровском соборе открыли музей. В первые годы для осмотра посетителями были доступны интерьеры только второго яруса: на первом ярусе в церквах Василия и Иоанна Блаженного продолжались богослужения; примыкающие к церквам помещения были переданы в пользование общине верующих.
На рубеже 1920–1930-х годов во входной зоне нижнего яруса устраивали временные антирелигиозные и идеологические выставки.
Вскоре музей в Покровском соборе превратился из церковно-бытового в историко-архитектурный. Основное внимание уделялось показу выдающейся архитектуры памятника XVI века и истории Казанского «взятия», в честь которого был выстроен храм.
15 мая 1929 года богослужения в Покровском соборе были прекращены на долгие 60 лет
С этого времени всё здание храма принадлежало музею. Постепенно освобождали помещения от богослужебной утвари, а учёные начали реставрационные работы. Их целью было возвращение первоначального облика храму, что предполагало серьёзное вмешательство в его архитектуру и монументальную живопись.
Первое богослужение состоялось на престольный праздник Покрова Пресвятой Богородицы 14 октября 1991 года
Указом Президента РСФСР от 18 ноября 1991 года и Русской Православной Церкви было разрешено проведение регулярных богослужений в кремлёвских соборах и соборе Василия Блаженного.
