Церковь построена из белого камня на высоком берегу мыса, образованного слиянием рек Десны и Пахры. Церковь знаменита уникальной архитектурой, необычной для русского зодчества, а также своей загадочной историей[2]. Была заложена 22 июля 1690 года[3]. Время постройки храма — с 1690 по 1703 год. Предположительно в строительстве участвовали иноземные (возможно итальянские) мастера, выписанные князем Голицыным специально для этой цели[2].

В конце XVII века, при князе Борисе Алексеевиче Голицыне, который был воспитателем Петра I, в имении развернулось большое строительство. В 1689 году Голицын подвергся опале и был вынужден удалиться в своё имение.

Согласно одной версии, именно в годы опалы в Дубровицах началось строительство Знаменской церкви; согласно другой, храм был заложен в память о возведении Б. А. Голицына в боярское достоинство в начале 1690 года.