Парк, окружающий Петровский путевой дворец, когда-то был значительно больше. Хотя многое из его наследия утрачено навсегда, уникальная церковь, возведенная в память о рано умершей внучке, сохранилась.

В 1820-х годах за Петровским путевым дворцом на Петербургском шоссе, построенном по указу Екатерины II в 1775-1782 годах, был создан обширный пейзажный парк, получивший название Петровского. Это место быстро стало популярным среди москвичей, которые проводили здесь время: появились летний театр, концертные залы, качели, беседки, бильярдные и другие увеселительные заведения. Часть территории парка была передана московским дворянам для строительства загородных дач. Недалеко от дворца находилась дача супруги камергера Анны Дмитриевны Нарышкиной, которая в 1841 году потеряла внучку, графиню Анну Булгари. В память о ней она обратилась к императору Николаю I и митрополиту Московскому Филарету с просьбой разрешить строительство храма на месте своей дачи, что было удовлетворено.

Первоначальный проект храма Благовещения Пресвятой Богородицы в Петровском парке, созданный архитектором Е.Д. Тюриным, был отклонен, так как новая церковь напоминала бы уменьшенную копию Петровского дворца. В итоге был выбран проект архитектора Ф.Ф. Рихтера, реализованный в 1844-1847 годах. Прототипом храма стала древняя церковь Усекновения Главы Иоанна Предтечи в Дьякове, находящаяся ныне в музее Коломенского. Этот тип храмов называют «столпообразным». Здание было двухъярусным: на прямоугольный нижний храм поставлен восьмерик верхнего храма, завершающийся кокошниками и шлемовидной главой. Грани верхней церкви прорезаны длинными окнами. С западной стороны к церкви примыкает крыльцо с двумя лестницами в русском стиле, завершенное шатровой колокольней.

В верхнем храме находится главный престол во имя Благовещения Пресвятой Богородицы, а в нижнем, приделы во имя Симеона Богоприимца и Анны Пророчицы, а также преподобных Ксенофонта и Марии. Все названия даны в честь святых покровителей храмоздательницы и её родственников. В 1904 году в пристройке к нижнему храму был освящен придел во имя Боголюбской иконы Божией Матери. В 1916-1917 годах художник А.Д. Бороздин заново расписал стены и своды церкви.

Точная дата прекращения богослужений в Благовещенской церкви неизвестна, но это произошло в середине 1930-х годов. В 1918 году Петровский парк стал местом массовых расстрелов, позже его территория была значительно уменьшена: дачи снесены, а большая часть земли отдана под строительство стадиона «Динамо» и других спортивных объектов. Храм, превращенный в склад, перешел в ведение академии Жуковского, расположившейся в Петровском путевом дворце. Он утратил свои завершения, а интерьеры серьезно пострадали. С 1991 года в Благовещенской церкви вновь проводятся богослужения, а реставрационные работы вернули ей прежний облик.