Знаменская каменная церковь расположена неподалеку от варниц, на Большой улице, которая ведет от крепости к Ярославскому выезду. В этом храме объединены две церкви: Пятницкая и Воздвиженская. Первая из них существовала в начале XVII века и находилась на берегу Волги; это была холодная деревянная церковь. В описи 1674 года упоминается, что она была ветхой, и Волга подмыла ее алтарь. По просьбе священника Федора и прихожан, для церкви было выделено новое место. Церковь была богато украшена, рядом с ней находилась теплая деревянная церковь Тихона Чудотворца, но колокольни не было, лишь один колокол висел на часовне.

В середине XVII века казначей патриарха Никона, Тихон Обанин из Балахны, построил новую теплую церковь во имя Знамения Богородицы с приделом святого Тихона и колокольню с четырьмя колоколами. Знаменская церковь, перенесенная на другое место, сгорела 13 февраля 1745 года. После этого купец Петр Семенович Латухин, богатый солепромышленник и поставщик казенных вещей в Санкт-Петербурге, приобрел участок для церкви и в 1748 году построил каменный храм во имя Знамения Богородицы с приделом Параскевы Пятницы, согласно храмозданной грамоте архиепископа Антония из Владимира. В 1795 году, из-за уменьшения населения, к этой церкви была приписана находящаяся рядом Воздвиженская церковь. Ранее она стояла на берегу Нетечи, была деревянной, с приделом Казанской иконы Божией Матери и колокольней. В середине XVII века была построена новая деревянная церковь с пятью главами, а старая Казанская церковь осталась теплой. Из-за ветхости была возведена еще одна теплая церковь мученика Артемия.

В начале XVIII века на месте этих трех храмов была построена каменная Воздвиженская церковь с приделом в честь Казанской иконы Божией Матери. В 1748 году при Знаменской церкви насчитывалось 26 дворов, а при Воздвиженской, 29. В настоящее время у этих объединенных церквей один штат, прихожан 208 мужчин и 261 женщина. В эту церковь 8 июля совершается крестный ход из собора.

8 августа 2013 года здание было передано Русской Православной Церкви, а 19 августа состоялась первая Божественная литургия, которую провел настоятель протоиерей Николай Хазов. С тех пор богослужения и требы проводятся в храме регулярно. Восстановительные работы и освящение храма были завершены в 2014 году. С апреля по декабрь иконописцы епархиальной мастерской выполняли внутреннюю роспись. В сентябре были установлены подкупольный барабан и купол, а 4 октября, крест. 25 декабря состоялся чин Великого освящения, который возглавил митрополит Нижегородский и Арзамасский Георгий.