Покровский родился в Туле 2 января 1869 года (21 декабря 1868 г.). Учился в Тульской классической гимназии, окончил ее с золотой медалью. Поступил на историко-филологический факультет Московского университета. С 1888 года получал стипендию В. А. Жуковского. Занимался классической филологией и сравнительным языкознанием у Ф. Ф. Фортунатова, В. Ф. Миллера и Г. К. Ульянова. Изучал римских писателей и устанавливал связи между античной и новой европейской литературой. За сочинение «Склонение имен в латинском языке сравнительно со склонением их в языках древнеиндийском, греческом и староцерковнославянском» награжден золотой медалью в 1889 г. Преподавал в МГУ с 1894 г. по 1930 г.
В 1895 Покровский защитил магистерскую диссертацию на тему «Семасиологические исследования в области древних языков». В начале 1896 года командирован с ученой целью за границу на 1-1,5 года (Бонн, Париж, Рим). В конце 1898 г. вышла в Москве его докторская диссертация «Материалы для исторической грамматики латинского языка», защищенная в апреле 1899 г. Покровский становится профессором.
В 1917 г. избран членом-корреспондентом, а в 1929 г. действительным членом Академии Наук (единственный из туляков, получивший звание академика в области языкознания).
С началом Великой Отечественной войны Покровский был эвакуирован в Казань, где скончался 10 августа 1942 г.
Под редакцией и с примечаниями Покровского вышли первые полные стихотворения переводы на русский язык комедий Плавта и Теренция: