Покровский храм располагается в необычном месте – низинка весной полностью затапливается талыми водами. Обычный ленточный фундамент заложен на глубину 1,6 м, на нём возведены стены ещё на 3,7 м, вокруг которых насыпан холм. Таким образом, основание церкви более чем на 5 м уходит под землю. Подобная технология применялась в старину для того, чтобы уберечь здание от затопления.
Периметр сооружения практически квадратный со стороной 10 м, подкупольный квадрат со стороной 3,2 м, храм одноглавый, купол увенчан крестом. Стены строго вертикальные, но создается впечатление, что они сужены кверху. Каждая из полукруглых апсид снабжена арочным порталом. Фасады храма украшают резные рельефы, в который центральной фигурой выступает царь Давид-псалмопевец в окружении львов и орлов. В оформлении наружных стен присутствуют женские маски. Внутренний интерьер аскетически прост. Не сохранились фрески на стенах, уничтоженные в конце XIX столетия во время очередных реставрационных работ.
Многие специалисты отмечают необыкновенную гармоничность и строгую пропорциональность строения, придающие храму удивительную стройность и воздушность.
Принадлежность храма Покрова на Нерли к типу четырех-столпных крестово-купольных одноглавых трех-апсидных храмов не исчерпывает всех его архитектурных особенностей. В самом деле, церквей, типологически близких к храму Покрова, много, но тем не менее он является единственным в своем роде.
Стройность и устремленность ввысь — черты, определяющие облик Покровского храма. Теперь уже сложно представить себе, как выглядел он в древности, будучи, согласно результатам раскопок 1950-х годов, окружен с трех сторон галереями (хотя и существуют приблизительные реконструкции).
Мастерство, с которым выполнен основной объем храма, его совершенные пропорции позволяют строить на сей счет самые захватывающие предположения. Однако это был совсем не тот храм, который мы знаем теперь, когда обнажилось его архитектурное ядро, исполненное сдержанного достоинства в каждой своей детали.