В 1745 году деревянная Знаменская церковь вновь пострадала от пожара. В результате балахнинский купец первой гильдии Петр Семенович Латухин принял решение о строительстве каменного храма на новом месте. В марте 1748 года он получил соответствующее разрешение, и к 1757 году строительство было завершено. Новый каменный храм был освящен во имя иконы Божией Матери «Знамение» с приделом в честь святой великомученицы Параскевы Пятницы.
Архитектурно храм представляет собой образец русского зодчества XVIII века. Здание выполнено в традициях того времени, с характерными для периода формами и декоративными элементами. В ансамбль также входит Крестовоздвиженская церковь, построенная в первой половине XVIII века и приписанная к Знаменской в 1795 году.
В марте 1926 года, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт. В последующие годы здание использовалось для различных нужд: в нем размещались музей, общежитие, молокозавод, суши-бар. 8 августа 2013 года здание было возвращено Русской Православной Церкви, и уже 19 августа того же года в нем была совершена первая Божественная литургия после длительного перерыва. Восстановительные работы продолжались, и в 2014 году храм был освящен. В том же году были проведены внутренние росписи, установлены подкупольный барабан, купол и крест.
