В 1870 году Покровский поступил в тульскую гимназию, а по окончании в ней курса — на физико-математический факультет Московского университета. В 1881 году, по окончании курса со степенью кандидата, Покровский был оставлен для приготовления к профессуре при кафедре (чистой математики) Н. В. Бугаева.
В 1883—1891 годах Покровский состоял преподавателем математики в 4-й Московской гимназии и в некоторых частных гимназиях Москвы.
С 1885 года Покровский, будучи назначен приват-доцентом Московского университета, в течение 6 лет читал лекции по различным отделам математики, а также руководил практическими занятиями студентов. В 1887 году получил степень магистра чистой математики по защите диссертации «Теория ультраэллиптических функций I класса» («Математический сборник», т. XIII). Подробный разбор этой работы, удостоенной премии имени профессора Брашмана, был дан Н. В. Бугаевым в «Отчёте Московского университета» за 1888 год.
Получив заграничную командировку, в 1889—1890 годах Покровский почти всё время занимался в Берлине изучением методов Вейерштрасса. Впоследствии Покровский посвятил значительную часть своих работ приложениям идей Вейерштрасса к различным вопросам теории высших трансцендентных.
В 1891 году Покровский был признан доктором чистой математики за диссертацию «О преобразованиях ультраэллиптических интегралов и функций I класса» («Математический сборник». т. XV; разбор этого исследования дан Н. В. Бугаевым в «Bullet des Sc. math.», т. XVII).
В 1881 году назначен экстраординарным профессором университета св. Владимира, а в 1894 году — ординарным профессором.
Состоял членом математических обществ: московского, киевского и казанского; непременным членом Общества любителей естествознания в Москве; кроме того, Покровский — член нескольких иностранных математических обществ.