Das Erscheinen dieser Kirche ist mit einem wichtigen Ereignis in der Geschichte von Astrachan verbunden. Im Jahr 1670 wurde die Stadt von Kosaken unter der Führung von Stepan Razin erobert. Fast zwei Jahre herrschten sie in Astrachan, auf ihrem Gewissen lagen zahlreiche hingerichtete Bürger, und am 11. Mai 1671 töteten sie den Astrachaner Metropoliten Joseph nach grausamen Folterungen. Im November 1671 rückten die kaiserlichen Truppen unter dem Kommando des Woiwoden Ivan Bogdanovich Miloslavsky an die Stadt heran. Nach langen Verhandlungen stimmten die von der Unruhe müden Astrachaner am 27. November, am Tag der Feier der Ikone der Gottesmutter "Znamenie", der friedlichen Übergabe der Stadt zu. Zu Ehren dieses Ereignisses wurde auf Initiative des Woiwoden Miloslavsky eine hölzerne Znamenskirche erbaut. Das genaue Datum des Baues ist schwer zu bestimmen, aber es ist wahrscheinlich, dass der Tempel sofort nach diesen Ereignissen errichtet wurde. Im Jahr 1672 könnte er bereits fertiggestellt und vom neuen Metropoliten Parfeny geweiht worden sein.

Die Kirche befand sich im südlichen Teil der Weißen Stadt, direkt an den Mauern. In der Nähe gab es einen Friedhof und möglicherweise ein Frauenkloster. Die Annahme, dass sich das Kloster bei der Znamenskirche befand, ist jedoch falsch, da es 1671 bereits ein Blagoweschtschensk-Women's-Kloster in Astrachan gab. Das Kloster lag einfach in der Nähe der Znamenskirche, die eine Pfarrkirche war.

Nach Oktober 1917 erlebte die Znamenskirche schwere Zeiten. Im Januar 1916 war die Kirche während der Kämpfe bedroht. Es gab das Gerücht, dass von dem Glockenturm der Kirche die Weißkosaken mit Maschinengewehren schossen. Die Bolschewiki nahmen dies ernst und beschlossen, die Kirche zu sprengen, aber durch Gottes Gnade geschah dies nicht. Die Kirche überlebte auf wundersame Weise auch das Feuer, das das Zentrum von Astrachan zerstörte. Rund um die Kirche brannte alles nieder, außer der Konditorei Scharlau, und sie blieb eine wunderbare Insel inmitten des Feuers. Leider brannten alle Gebäude im Kirchenhof nieder.

Bald fand in der Znamenskirche ein bedeutendes Ereignis für die Astrachaner Kirche und die Stadt statt. Am 24. Mai 1919 wurde der heilige Märtyrer Joseph, Metropolit von Astrachan, heiliggesprochen. Dieses Ereignis hatten die Astrachaner lange erwartet, aber im Dezember 1918 war der Zugang für Gläubige zur Kreml, wo die Reliquien des Heiligen lagen, erschwert. Im Kreml waren die Hauptquartiere der 11. Roten Armee untergebracht, und die Militärbehörden besetzten allmählich die Kirchengebäude. Am 23. Mai, am Vorabend der Heiligsprechung, verboten die Behörden die Gottesdienste in der Uspenski-Kathedrale und versiegelten sie. Dies war ein Versuch, die Feierlichkeiten zu verhindern, aber der Erzbischof Mitrophan Krasnopolsky segnete die Durchführung des Gottesdienstes in der Znamenskirche. Dies war symbolisch, da die Gründung der Znamenskirche mit dem Namen des heiligen Märtyrers Joseph verbunden ist, der von den Razin-Kosaken getötet wurde und durch dessen Gebete Astrachan befreit wurde. Am Tag der Heiligsprechung, dem 24. Mai, versuchten sie, einen Kreuzweg von der Znamenskirche zur Uspenski-Kathedrale zu veranstalten, aber die Militärbehörden ließen die Gläubigen nicht passieren.

Nach der Einnahme der Geburt-Christi-Gottesmutter-Kirche durch die Erneuerer im Frühjahr 1924 verlegte Erzbischof Faddey Uspensky den Bischofssitz in die Znamenskirche, die zur Kathedrale wurde. Doch eine Woche später wurde sie ebenfalls von den Erneuerern besetzt. Sie blieben bis 1930 in der Kirche, als sie ihr entzogen und in ein zentrales Pionierhaus umgewandelt wurde. Doch das Pionierhaus wurde nie eingerichtet, und am 2. Juli 1930 wurde in den Räumlichkeiten der Kirche ein Bauunterrichtspunkt eröffnet. Im Gegensatz zu vielen Astrachaner Kirchen hat die Znamenskirche den Hauptteil erhalten, nur die obere Hälfte mit Kuppeln und Glockenturm wurde entfernt, und sie wurde in eine Brotbackerei umgebaut. In dieser Form existiert die Kirche bis heute.