Покровский собор узнают во всем мире, прежде всего, благодаря его разноцветным главам, которые принято называть куполами. Но такими они были не всегда. Предполагают, что сразу после строительства, завершившегося в 1561 г., собор венчали золотые главы. Сегодня лишь самая высокая центральная церковь сохраняет этот цвет.
В древности Покровский собор неоднократно страдал от опустошительных пожаров, и в первую очередь горели, как сообщают летописи, его «верхи», то есть главы. На протяжении столетий их красили в разный цвет, и только с 1780-х годов они приобретают привычную для нас расцветку.
Летом 1780 г. архитектору Ивану Яковлеву указом Коллегии экономии было велено описать «наружные и внутренние в строении [Покровском соборе] ветхости» и определить сумму, которая потребуется на возобновление и исправление этих самых ветхостей, на покупку материалов и за работу мастеровым людям.
Осенью того же года И. Яковлев направил в Коллегию чертежи и опись со сметой на сумму 16 682 рубля 89 копеек. Стоит отметить, что яковлевские чертежи – самые ранние из сохранившихся детальных планов первого и второго этажей собора. Перечень работ включил среди прочего ремонт глав с их окраской ярью-медянкой на масле. Закладывая в смету покупку медянки для глав и мумии для кровель, архитектор решил повторить их прежние цвета. Зеленый цвет глав и красные кровли Покровского собора, указанные на чертежах и в смете Яковлева, видны на полотне Ф. Гильфердинга 1770-х годов.
Однако вскоре в планы архитектора были внесены коррективы. Их автором выступил архиепископ Московский Платон (Левшин). Он собственноручно руководил ремонтными работами в Покровском соборе, ежегодно утверждая план работ, сокращая ненужные расходы, и давая детальные указания. Зимой 1781 г., «персонально осмотрев собор», он принимает ряд важных решений. Они касались упразднения престолов церквей, пристроенных к собору в XVII столетии, что позволило существенно сократить расходы на ремонт. По мнению архиепископа, на возобновление собора было достаточно «десяти тысячи рублей». Эту сумму и выделила императрица Екатерина II.
В начале 1783 г. архиепископу Платону прислали рапорт о выполненных работах: кресты на церквах собора были починены и вызолочены, а главы внутри и снаружи исправлены. Однако дальнейшие работы по главам были приостановлены. В мае того же года протопоп собора Иоанн Герасимов обратился к Платону за разъяснениями касательно окраски девяти «разноманерных» глав, кроме золоченой главы церкви Покрова Богородицы. Во время ремонта на покрытии глав были обнаружены остатки цветной покраски. Обращение свидетельствует о том, что сохранившихся следов было недостаточно, чтобы окрасить их «по-прежнему» самостоятельно, без рапорта архиепископу. Тем более «по-прежнему» нельзя было покрасить сделанную в 1738 г. заново и не сохранявшую следов цветного окрашивания главу придела Николы Великорецкого, сильно пострадавшую в страшном московском пожаре.
Упомянутые в архивных документах «учиненные отметки» на главах собора, а также желание окрасить их «по-прежнему» дают основание считать их цветовое решение в 1783 г. реконструкцией старой покраски, сделанной по сохранившимся следам. О том, что главы в XVII столетии какое-то время были разноцветными, упоминает Павел Алеппский. Во второй половине XVIII в. в Москве уже были другие храмы с многоцветными главами. На гравюре Дж. Кваренги мы видим, в какие цвета архиепископ Платон велел выкрасить главы храма.
При Платоне новую расцветку получили не только главы, но и фасады. Черты «пещерного» храма с наружной покраской под дикий камень были приданы нижнему ярусу Покровского собора на Рву. Его фрагменты сегодня сохраняются на стенах архитектурной выставки справа при входе в собор. Живописное решение стен верхнего яруса храма, символизировавшее «церковь небесную», многократно возобновлялось в XIX в., а затем постепенно исчезло к 1980-м годам. Многоцветным главам Покровского собора, «возвращенным» митрополитом Платоном, было суждено стать неотъемлемой частью самого яркого национального архитектурного символа России.