Родился 11(23) мая 1868 г. в Нижнем Новгороде в семье священника. Окончил нижегородскую классическую гимназию, а в 1891 г. математическое отделение физико-математического факультета Московского университета - с дипломом 1-й степени. С 1891 г. - сверхштатный ассистент Астрономической обсерватории Московского университета. Преподавал в Московском реальном училище. В 1890 - 1895 гг. - заведующий общедоступной частной обсерваторией Ф. Швабе в Москве. В 1896 г. назначен на должность астронома-наблюдателя в Юрьевский университет. Входил в состав членов первого научного астрономического общества в России - Нижегородского кружка любителей физики и астрономии[3]. В 1902 г. защитил диссертацию на степень магистра астрономии на тему «Происхождение периодических комет». В 1906 г. был избран профессором астрономии вольной высшей школы в Санкт-Петербурге, одновременно продолжал работу в Юрьевском университете. В 1907 г. был избран на должность экстраординарного профессора Юрьевского университета. Директор Астрономической обсерватории Юрьевского университета в 1908 - 1915 гг.. В ноябре 1915 г. после защиты диссертации «Строение хвоста кометы 1910» К. Д. Покровский получил степень доктора астрономии и геодезии в Московском университете. В 1916 г. был назначен ординарным профессором Юрьевского университета и командирован в качестве и.о. ректора в Пермь для организации вновь открываемого там отделения Петроградского университета. После учреждения в Перми в 1916 г. университета он единогласно избирается его ректором. В этой должности работает с 1 июля 1916 г. по 29 мая 1918 г. В 1919 - 1920 гг. читал лекции по астрономии в Томском университете. В 1920 г. был избран на должность старшего астронома Главной Российской обсерватории (ГРАО) в Пулкове, а также старшим руководителем военно-геодезического отдела Московского межевого института. Был избран почётным членом Русского общества любителей мироведения, входил в редколлегию журнала РОЛМ «Мироведение». В январе 1927 г. К. Д. Покровский был избран членом-корреспондентом АН СССР. В 1930 - 1932 гг. работал заместителем директора Пулковской обсерватории. Одновременно преподавал в Военно-инженерной академии, Ленинградском горном институте, Педагогическом институте имени А. И. Герцена. Неоднократно избирался председателем совета Ассоциации астрономов РСФСР. С 1933 г. К. Д. Покровский - председатель Одесского отделения Всесоюзного астрономо-геодезического общества (ВАГО). Также был избран председателем Комиссии по строительству планетариев на Украине при АН УССР. С сентября 1934 г. - директор Астрономической обсерватории Одесского государственного университета. Заведующий кафедрой астрономии (с 1934 г.), декан физико-математического факультета ОГУ (1937 - 1938). К.Д. Покровский не мог эвакуироваться в начале Великой Отечественной войны по причине возраста и из-за болезни жены. Продолжал работать директором обсерватории и в университете. 15 сентября 1943 г. в «Институте антикоммунистической пропаганды» (открыт оккупационными властями при Одесском университете в мае 1943 г., с октября переименован в Институт социальных наук) прочёл лекцию «Скорбные страницы в истории Пулковской обсерватории». В ночь с 10 на 11 мая 1944 г. К.Д. Покровский был арестован отделом УНГБ по Одесской обл. по ст. 54-1а УК УССР (измена Родине). В постановлении на арест в качестве основного обвинения фигурировал факт прочтения Покровским лекции «Разгром большевиками Пулковской обсерватории».Однако, на допросах К.Д. Покровский своей вины не признавал, а лекцию назвал объективной. Переведён 7 июля 1944 г. в следственную часть НКГБ УССР (г. Киев). Находился в тюрьме № 1 УНКВД Киевской обл. Умер в тюремной больнице 5 ноября 1944 г. Реабилитирован посмертно 27 июля 1993 г.
В конце XIX в. родной брат Константина Покровского - Николай - женился на Марии Федоровне Субботиной, уроженке Ильинского, внучке Е.Н. Мокрушина - члена Главного правления, управляющего Ильинским округом Пермского имения графов Строгановых.