Собор, колокольня и святые ворота, крытые двумя бочками, сооружены в конце 17 – начале 18 веков. Западный корпус бывшей богадельни построен 1 1809 году, по проекту губернского архитектора И. Дмитрова на месте прошлого каменного, возведенного по повелению митрополита Новгородского Иова в начале 18 века. К первой половине 18 века относятся и северные корпуса. Собор выделяется своим «неновгородским» обликом. На этом месте с 14 века стоял одноименный каменный храм, до основания разобранный в 1682 г. Название он получил от иконы Богоматери «знамение», которая почиталась, как местная святыня и до строительства собора хранилась в рядом расположенной церкви Спаса Преображения на Ильине улице. В настоящее время чудотворная икона находится в Софийском соборе. Первый каменный храм представлял собой небольшую четырехстолпную кубическую постройку с одной апсидой и одной главой. Соборная церковь. Возведенная в 1682 -1688 гг. была значительно больше древнего уличанского храма. Она сооружалась на средства казны Софийского дома. Несмотря на перестройки и ремонты собор хорошо сохранил архитектурные формы 17 века. Он представляет собой тип монументального, четырехстолпного, трехапсидного храма, окруженного с тех сторон двухъярусными галереями и завершенного трехъярусными куполами, из которых только центральный является световым. Здание разделено на два этажа. Обширный подклет использовался для хозяйственных целей. На галереи вели три симметричных крыльца – всхода, решенные в традиционной для 17 века манере: между столбами-кубышками перекинуты двойные арки с висячей гирькой. Сохранилось лишь западное крыльцо. Северное было перестроено, а южное со временем утрачено. Гладкие стены центрального объема резделены на три прясла лопатками, переходящими вверху в полуколонки. Фасады завершены тремя полукружиями ложных закомар. Первоначальное покрытие было скорее всего щипцовым. Существующее четырехскатное появилось во время одной из перестроек. Наличники окон в виде полуколонок с перехватами и килевидными подвышениями имеют трехцветную окраску: синюю, зеленую и красно-коричневую (она восстановлена в процессе реставрационных работ). Горизонтальный фриз над закомарами, выложенный из лекального кирпича и окрашенный в зеленый цвет, имеет аналоги в памятниках Костромы. Живописные композиции украшают тимпаны закомар. Часть первоначального декоративного убранства безвозвратно утрачена. Полностью осыпалась роспись на барабанах.
Еще в начале 20 века просматривались изображения херувимов, выполненные красной краской по тонкому известковому грунту, и растительный орнамент, нанесенный синей и желтой краской. Не уцелели прорезные позолоченные кресты на главах собора. Пострадали и изразцовые фризы, опоясывающие галереи. В 1690-е гг. вскоре после строительства пострадавший от пожара собор отремонтировали, возможно, изменили и форму покрытия. Тогда же приступили к оформлению интерьеров собора: устройству иконостасов, росписи стен, пополнению церковной утвари. В организации этих работ главная заслуга принадлежит митрополиту Иову. Резные рамы иконостасов были исполнены в технике высокорельефной, т. н. «флемованной» резьбы. Колонны с точеными базами и вычурными капителями представляли собой замысловатый узор вьющихся стеблей, листьев и гроздьев винограда. Сочная золоченая резьба создавала впечатление грандиозного чеканенного из золота сооружения. Документы называют имена двух мастеров-резчиков. Трудившихся над резными рамами иконостасов. Это Иван Тимофеев и Василий Кобылинский. Подрядный договор на иконописные работы был заключен с Карпом Золотаревым – одним из ведущих мастеров Московской Оружейной палаты. Яркая многокрасочная стенопись, появившаяся в 1702 году, еще более усилила величаво-торжественный праздничный характер интерьера.
Росписи выполняли костромские живописцы. Именно в Костроме и Ярослеле среди мастеров, тяготевших к старой художественной традиции, выработался и окончательно сформировался в последние десятилетия 17 века так называемый «декоративно-повествовательный» стиль монументальной живописи. Для этого стиля, достаточно декоративного как в цвете и линии, так и в смысловом отношении, типичны необычайная многословность живописно-пластических характеристик, усложненная иконография, увлечение символико-аллегорическими элементами, интерес к библейским, житийным и апокрифическим сказаниям, пристрастие к бытописательным подробностям. В росписях Знаменского собора этот стиль выразился в полной мере, исполнившись подлинно монументального размаха.
Памятник получил значительные повреждения в годы Великой Отечественной войны. В 1944 году собор стоял без кровель, с зияющими дырами от снарядов, выломанными полами, закопченными фресками. Резные рамы иконостасов, повидимому, были сожжены. Фашисты превратили храм в казарму. Большую работу по спасению и реставрации Знаменского собора проделали работники Новгородской реставрационной мастерской. В 1950-е годы были проведены аварийно-ремонтные работы: сделана новая кровля и реставрированы отдельные архитектурные формы. Работы были продолжены в 1960-70-е годы под руководством Г.М. Штендера. В них принимали участие архитекторы Г.П. Никольская и Кузьмина. Г.М. Штендер и Н.М. Кузьмина выполнили проект реконструкции собора на первоначальную дату. Г.П. Никольская разработала проект реставрации колокольни. Восстановление стенописей собора было начато в 1950-ые годы московскими художниками и продолжено в 1970-80-ые годы бригадой новгородской реставрационной мастерской.
По книге: Секретарь Л.А., Царевская Т.Ю. Знаменский собор. М: Северный паломник, 2001