В 1899 г. Покровский защитил докторскую диссертацию «Материалы для исторической грамматики латинского языка», после чего в том же 1899 г. был назначен экстраординарным, а в 1901 г. – ординарным профессором Московского университета. Докторская диссертация Покровского является продолжением магистерской диссертации. Работа посвящена изучению и развитию семасиологии именных категорий в латинском языкознании. В первой части диссертации, семасиологической, показывается переход от одного значения к другому в разных категориях слов прилагательных со значением полноты к значению сходства и со значением принадлежности к понятию полноты. Во второй части, морфологической, приводятся исследования над словообразованием с помощью различных суффиксов.
Кроме работы в Московском университете, Покровский в течение 13 лет читал лекции на Московских Высших женских курсах – 1900–1904 и 1910–1919 гг. В 1917 г. он был избран членом-корреспондентом Академии наук.
В своих работах по литературоведению Михаил Покровский изучал творчество античных писателей, а также рассматривал их влияние на современную литературу. Особое внимание он уделял творчеству Вергилия (см. его книгу «Очерки по сравнительной истории литературы. Роман Дидоны и Энея и его римские подражатели». М., 1905). В этой книге Покровский дает психологический анализ изображения трагической любви Дидоны и Энея, прослеживает обработку этого сюжета и сходные мотивы у римских подражате-лей – Овидия и Сенеки – и углубляет этот анализ сравнением описания любви Дездемоны у Шекспира. Таким образом, в своих историко-литературных трудах он подчеркивал эту сравнительную точку зрения: русские былины, Шекспир, Мольер, Пушкин идут как параллели, свидетельствуя о силе античного влияния.
Большой интерес представляют также его исследования античного влияния в творчестве Пушкина (см. статьи: «Пушкин и римские историки» в Сборнике в честь В.О. Ключевского, М., 1909 г. и «Пушкин и античность» – Временник Пушкинской Комиссии, т. IV–V, М., 1939 г.). В этих работах он отмечает увлечение Пушкина Овидием, Тацитом и др.
С упразднением историко-филологического факультета Покровский оставался профессором Московского университета на этнолого-лингвистическом факультете. В течение шести лет, с 1923 г. по 1930 г., он руководил работами античной секции РАНИОН в качестве ее председателя, неоднократно выступал с научными докладами и вел занятия с аспирантами не только классической, но и лингвистической секций. Затем эта работа продолжалась в Научно-исследовательском институте языка.
Покровский занимался изучением римской комедии. Под его редакцией в 1933–1937 гг. вышел стихотворный перевод А.В. Артюшкова всех комедий Плавта (в трех томах), а в 1934 г. – всех комедий Теренция.
В 1934 г. в Москве был учрежден Институт истории, философии и литературы (ИФЛИ). Покровский принял участие в организации в этом институте классического отделения. До 1939 г. он заведовал кафедрой классической филологии: составлял планы, рассматривал программы, читал лекции, руководил аспирантами и т.д. Одновременно Покровский вел занятия по языку с аспирантами Московского государственного педагогического института им. Ленина (до 1938 г.).
