Колокольня была построена в 1784-1789 годах, а Палаты бояр Романовых, относящиеся к XVI-XVII векам, были отреставрированы Ф. Рихтером в 1858-1859 годах. Собор Знаменского монастыря, возведенный в 1679-1682 годах архитекторами Ф. Григорьевым и Г. Анисимовым, также подвергся перестройке в 1856 году под руководством Ф.Ф. Рихтера. Братский корпус датируется XVII веком.

Существует две версии основания монастыря: по одной, он был основан царем Михаилом Романовым в 1631 году в память о его матери инокине Марфе, по другой, в 1629 году в честь рождения сына царя Михаила, Алексея. Посвящение монастыря Знамению Пресвятой Богородицы связано с домовой церковью, устроенной в Палатах Н.Р. Юрьева.

Двор на Варварке был создан Никитой Романовичем Юрьевым в 1550-х годах после того, как его сестра Анастасия стала женой Ивана Грозного в 1547 году.

В середине XIX века Палаты бояр Романовых стали объектом реставрации под руководством архитектора Ф.Ф. Рихтера. В верхние этажи здания ведет двухмаршевая лестница, а нижний ярус расписан под "пирамидки бриллиантового руста". В ходе реставрации была восстановлена белокаменная кладка нижнего яруса, а в верхнем ярусе, сводчатые потолки и изразцовые печи.

Крупные строительные работы в монастыре проводились в 1670-х годах, когда был построен новый Знаменский собор на средства боярина И.М. Милославского. Собор, расположенный ниже уровня улицы Варварки, представляет собой типичный для Москвы второй половины XVII века храм с декоративными элементами, такими как кокошники и арки. Собор имеет пять глав, но свет внутрь поступает только через центральный барабан.

В 1780-х годах, после "Чумного бунта", были построены Святые ворота со звонницей. Монастырь был закрыт в 1929 году, а реставрационные работы проводились в 1960-1970-х годах в рамках подготовки к Олимпиаде-80.

Сегодня Палаты бояр Романовых и Знаменский собор являются филиалом Государственного Исторического Музея, а с 1992 года в соборе возобновлены богослужения. В 1991 году были проведены восстановительные работы при организации прихода.