Необычный Знаменский храм был построен в имении воспитателя Петра I князя Бориса Голицына, который когда-то оказал царю немалую услугу. С детства будущий царь и создатель русского флота ужасно боялся воды и даже испытывал к ней отвращение. Борис Голицын нашел подход к мальчику, научил его "примириться" с водой. Во время охоты Голицын как бы невзначай перевел коня через реку и позвал Петра последовать на другой берег. Кругом были царские охотники, и под их взорами Петр не решился показать, что боится воды - он собрался духом и уверенно переправился к Голицыну. Уже в 1694 году Голицын и молодой Петр были в Архангельске, Соловецком монастыре и других северных местах. Князь теперь с удовольствием наблюдал, как его воспитанник мужественно и хладнокровно вел себя во время бури, поднявшейся на Онежском озере.
В 1690 году был заложен каменный храм в Дубровицах вместо прежней деревянной Ильинской церкви, поставленной здесь лет за 30 до этого. Старый храм был разобран и перевезен в соседнее село Лемешево, а на месте, где находился его престол, по обычаю был поставлен памятный крест. По давнему преданию, закладку каменного храма в имении любимца посетил сам царь Петр, и даже лично поучаствовал в деле: назначил архитектором шведского мастера Тессинга. Около сотни итальянских строителей 14 лет трудились над возведением величественного храма. Белый камень добывали тут же на подольских каменоломнях, подмешивая в раствор для крепости толченое стекло. Резали камень даже зимой в мороз в специальных крытых казармах.
Весь храм был украшен на западный манер множеством скульптур. Снаружи были поставлены огромные каменные фигуры апостолов. Вокруг восьмигранной башни в настоящее время можно насчитать 8 апостолов. Возможно, когда-то их было как и полагается 12, но 4 фигуры со временем, видимо, были утрачены.
Однако и у сохранившихся скульптур исчезли детали, особые атрибуты, которые они держали в руках, и по котором можно было определить их имена. Например, по традиции апостол Петр изображался с ключами, Симон Зилот с пилой, Варфоломей с ножом, апостол Андрей с крестом в форме буквы "Х". Как правило, это орудия казни, от которых приняли мученическую смерть первые ученики Христа. Но на Дубровицком храме можно точно определить разве что апостола Матфея - с мешочком денег. Он так иногда изображался, потому что был мытарем, то есть сборщиком податей. Кроме апостолов вокруг храма были поставлены фигуры трех святителей и ангелов, несущих орудия страданий Христовых: гвозди, копье, трость и т. д.
Внутри храма также все было украшено каменными горельефами на евангельские сюжеты: Сретение Господне, Несение креста, Распятие, Положение во гроб, Воскресение и др. Над этими композициями, по одной из версий, трудился немецкий скульптор Конрад Оснер. Князь Борис Голицын, будучи любителем древних и вообще иностранных языков, велел иноземным мастерам высечь под горельефами надписи на латинском языке. В алтаре же стояло раскрашенное католическое распятие, привезенное, по-видимому, из Польши.
В 1704 году многолетнее строительство в Дубровицах было окончено. На освящение каменной Знаменской церкви прибыли Петр I, его сын Петр Алексеевич и многие царские сановники. Чин освящения совершил московский митрополит Стефан Яворский. Петр повелел собрать на освящение храма людей всех сословий, живших в радиусе 50 верст от Дубровиц, а празднование по случаю освящения храма продлилось целую неделю.
Петр также пожертвовал в храм много драгоценной церковной утвари. В конце жизни князь Борис Голицын принял монашеский постриг во Флорищевой пустыни, и многое из этой утвари перевез в свою обитель. После храмоздателя в роду Голицыных имение Дубровицы находилось до 1782 года, а в екатерининскую эпоху владельцем стал бывший фаворит императрицы граф Александр Дмитриев-Мамонов. При нем был построен сохранившийся барский дом и некоторые другие усадебные здания, расположенные рядом с церковью.
Сын графа Дмитриева-Мамонова поселился в отцовском доме в Дубровицах и жил там почти безвыездно как затворник. Этот странный барин страдал манией преследования, вел некий "реестр" личных врагов. Лицом он немного напоминал царя Петра I, на основании чего горделиво считал себя царским побочным сыном. Имел он и еще одну причуду: слуги не должны были никогда видеть своего хозяина: еду и одежду они приносили в условленный час и условленное место, а затем таким же образом через время забирали грязное. Как-то камердинеру захотелось взглянуть на барина-невидимку. Он спрятался за колонной, но был обнаружен графом и сильно побит за свое любопытство. Свои дни Дмитриев-Мамонов закончил в больнице для душевнобольных, а имение Дубровицы после него вновь выкупили Голицыны.
К 1850 году Знаменский храм сильно обветшал: белый камень почернел, с ажурной короны-купола слезла вся позолота. По описанию очевидца, издали храм в те годы походил на огромную вестовую башню, возвышавшуюся над развалинами средневекового европейского замка, неведомо как оказавшегося среди подмосковного деревенского пейзажа. По решению митрополита Филарета Дроздова и графа Арсения Закревского храм был очищен резчиками от следов времени и все его скульптуры засияли в прежнем блеске. Внутри также был проведен ремонт, причем латинские надписи было приказано заменить церковно-славянскими.
В каком-то смысле Знаменская церковь в Дубровицах напоминает московскую церковь Архангела Гавриила у Чистых Прудов, которую прозвали в народе даже и не церковью, а "Меншиковой башней". Здесь были все те же чуждые русскому обычаю статуи и горельефы, золотая корона вместо главки, и сам облик здания в виде высокого столпа. Были на "Меньшиковой башне" и латинские надписи, которые при митрополите Филарете Дроздове было приказано убрать, как и подобные надписи внутри Знаменской церкви в Дубровицах.