Деревня Захарьино известна с XIV века , когда землями вокруг неё владел отец Святителя Алексия боярин Федор Бяконт . Первый деревянный храм во имя Рождества Христова в Захарьине построили в 1648 году , по приказу тогдашнего владельца села окольничего Т. Ф. Бутырлина. Каменный храм на месте деревянного в 1672 году строят по приказу князя Григория Ромодоновского и освящает его во имя иконы Божией Матери «Знамение» .
В 1848 году для расширения внутреннего пространства к храму пристраивают два придела, один во имя Николая Чудотворца , другой во имя Иосифа песнописца . В 1897 году храм перестраивают в русском стиле по проекту архитектора Александра Каминского . На средства купца первой гильдии Ф.И. Соболева была заново выполнена роспись храма в 1880 году , на его же средства в 1883 году рядом с храмом строят здание церковно-приходской школы.
После Октябрьской революции храм остается действующим до 1940 года . В 1940-1991 годах в храме располагалось кинохранилище.
Возвращен Русской православной церкви в 1991 году .