Село Дубровицы впервые упоминается в 1627 году как вотчина боярина Ивана Васильевича Морозова. В то время в усадьбе существовала деревянная церковь во имя пророка Илии. В 1662 году на её месте была возведена новая деревянная церковь, освящённая 18 декабря того же года. В 1688 году усадьбу Дубровицы приобрёл князь Борис Алексеевич Голицын, воспитатель царя Петра I. После временной опалы в 1689 году и последующего примирения с царём в 1690 году, князь Борис решил возвести в своём имении новый каменный храм в знак благодарности за восстановление в должности.
Строительство храма началось 22 июля (1 августа) 1690 года и продолжалось около девяти лет. Камень для строительства доставляли по реке Пахре из Сьянских каменоломен. В зимний период в специально построенных бараках работали резчики по камню. Основание храма представляет собой равноконечный крест с закруглёнными концами, разделёнными на три грани. Рёбра этих граней оформлены колонками с коринфскими капителями, стилизованными в свободной манере. Высокий фундамент обведён открытым гульбищем, обильно декорированным резьбой и орнаментом, расположенным вдоль парапета. Лестницы ведут к дверям в центральных гранях выступов, обрамлённых крупно рустованным камнем и фланкированных коринфскими колонками, поддерживающими орнаментальный фриз. Первый этаж обведён скульптурным фризом с поясом иоников и карнизом с кронштейнами. Окна украшены колонками, обвитыми виноградными лозами, волютами и раковинами, завершающимися изображениями ангелочков. Над центральной частью храма возвышается восьмерик с арочными окнами в его основании. У самой земли, на невысоком подиуме, по углам цоколя, установлены статуи четырёх евангелистов: Марка, Луки, Иоанна и Матфея, выполненные в художественной манере, но с непропорционально короткими фигурами. Каменные фигуры льва, вола, орла и ангела, находящиеся у ног евангелистов, воспроизводят одно из воплощений тетраморфа из видений пророка Иезекииля.
По завершении строительства в 1696 году, храм был освидетельствован католическим архиепископом в 1698 году. Однако освящение храма по православному обряду долгое время откладывалось. Существует версия, что это было связано с тем, что храм не соответствовал традиционным канонам русского православного зодчества и его архитектура вызывала споры среди духовенства. Лишь в 1704 году, после смерти князя Бориса Голицына, храм был освящён во имя Знамения Пресвятой Богородицы.
В начале XIX века, после возвращения из-за границы в 1817 году, Матвей Александрович Дмитриев-Мамонов, владелец усадьбы Дубровицы, возвёл вокруг храма каменную ограду. Он обратился в Московскую духовную консисторию с просьбой утвердить Знаменскую церковь в качестве домовой, однако решение об изменении статуса церкви принято не было, и она осталась приходской. В 1864 году, после смерти М.А. Дмитриева-Мамонова, усадьбу унаследовал князь Сергей Михайлович Голицын.
В начале XX века при храме действовала трёхлетняя церковно-приходская школа, открытая в 1889 году князем С.М. Голицыным, который являлся её попечителем и содержал школу на свои средства. Учащихся на 1 января 1909 года было 54 человека. Также в 1877 году при храме существовала богадельня для малоимущих на девять человек.
После революции 1917 года усадьба Дубровицы была обращена в художественно-бытовой музей, находившийся в ведении Наркомата просвещения РСФСР, а с 1925 года — в ведении Московского отдела народного образования. В 1929 году храм был закрыт для богослужения, а в сентябре 1931 года была взорвана колокольня и находившаяся в ней церковь Адриана и Наталии. В 1950-х годах храм передали на баланс Всесоюзного института животноводства, использовали как склад, и он пришёл в аварийное состояние.
