Существует легенда, что императрица Елизавета Петровна и её фаворит граф Разумовский в Знаменской церкви села Перова обвенчались осенью 1744 года.
Первое упоминание о церкви относится к концу XVII века, когда владелец села князь Голицын получил разрешение на строительство каменного храма. Датировка строительства отличается в зависимости от источника, где-то упоминается 1695 год, где-то 1705. Известно, что после получения разрешения строительство церкви было начато не сразу. Наиболее вероятной является версия, что к строительству приступили только после второй женитьбы князя (1699). Работы были прерваны на время пребывания Голицына послом в Вене (1700—1701) и были закончены после его возвращения.
Храм относится к стилю «голицынского барокко». Архитектор, выполнивший проект здания, достоверно неизвестен, так же как и автор похожей, но гораздо более роскошной Знаменской церкви в Дубровицах, имении родного младшего брата князя — Бориса, «дядьки» юного царя Петра I.
Назначение священника в новопостроенный храм состоялось только в 1708 году — этот год считается наиболее достоверным временем окончания строительства. Через несколько лет к храму был пристроен придел Николая Чудотворца.
В сентябре 1747 года Елизавета Петровна издала указ о строительстве рядом с храмом дворца, и уже весной следующего года деревянное барочное здание позже знаменитейшего архитектора Бартоломео Растрелли было готово. Усадьба представляла собой невысокое протяженное строение с открытой галереей по фасаду. Его окружал роскошный пейзажный парк, с беседками и фонтаном, с аллеей, переходящей в просеку, идущей к соседнему Измайлову. К большому сожалению, усадьба до наших дней не сохранилась.
В 1866 году придел храма был снесён, и на его месте возведён новый, имитирующий стиль барокко. Тогда же к храму была пристроена колокольня.
В 1905 году пристроили трехпрестольный храм св. митрополита Алексия, св. Николая и Серафима Саровского. Верх нового храма, имитировавшего барочные формы, напоминал завершение петербургского Смольного собора. При реставрационных работах в 1958 году новую постройку снесли.
В 1956—1959 годах пришедшую в упадок церковь вновь реставрировали, однако работы не были закончены: здание осталось полуразрушенным, с голыми стенами, выбитыми окнами и отбитой штукатуркой. Здание служило складским помещением, в основном, для уборочного инвентаря.
В 1990 году на здании вновь начались работы: были установлены строительные леса и проведена окраска стен.
В 2000 году храм был возвращён Русской православной церкви. С этого времени в церкви, приписанной к Иоанновскому храму в Ивановском, вновь проводятся богослужения.