Строительство Знаменской церкви относится к временам, когда усадьбой Дубровицы владел воспитатель Петра I князь Борис Алексеевич Голицын. В 1689 г. он был оклеветан перед царем, и тот повелел ему удалиться к себе в деревню. Гнев государя прошел довольно быстро, и уже в 1690 г. Борис Алексеевич был вызван в Москву и ему пожаловано боярское достоинство. Считается, что именно в знак примирения с Петром I князь и решил воздвигнуть новый белокаменный храм в Дубровицах.
Первоначально на месте Знаменской церкви стоял деревянный храм во имя пророка Илии. Он была возведен в 1662 г., а в 1690 г. перенесен в соседнюю с Дубровицами деревню Лемешево. Церковь Знамения Пресвятой Богородицы строилась из местного белого камня, повсюду встречающегося в Подольском крае.
Строительство храма было закончено к 1699 г., а может быть, даже и раньше. . 11 февраля (по старому стилю) 1704 г. митрополит Рязанский и Муромский Стефан освятил новую церковь в Дубровицах. На богослужении в этот день присутствовали сам царь Петра I и его сын царевич Алексей. Торжества по этому поводу продолжались целую неделю и на них пригласили всех местных жителей.
В церкви Знамения Пресвятой Богородицы усадьбы Дубровицы находится одноименная икона, написанная около 150 лет назад. Этот образ особо почитается прихожанами: еженедельно перед иконой служатся молебны с чтением акафиста. Эту икону можно считать главной святыней храма.