Перед главным входом в храм возвышаются две белокаменные фигуры святителей. Левая изображает Св. Григория Богослова с книгой и поднятой в благословляющем жесте рукой, правая – Св. Иоанна Златоуста с книгой и стоящей у ног епископской митрой. Третья статуя, изображающая Св. Василия Великого, установлена над входом, на кровле западного притвора. В прошлом храм украшали и другие скульптуры подобного рода.
Внутри храма сохранился резной деревянный иконостас и княжеская ложа, настолько покрытые растительным орнаментом, что создается впечатление, словно со сводов, озаренных светом, спускается драгоценная и переливающаяся золотом завеса. Иконостас Знаменской церкви впервые в русском зодчестве был покрыт белой краской вместо золочения.
Несомненно, что в работе над скульптурным убранством Дубровицкого храма работали иноземные мастера. Фигуры святителей перед входом в храм выполнены уверенной рукой мастера европейской выучки. Вероятно, несколько позже к работе присоединились крепостные мастера князя Голицына; в частности, они высекали фигуры евангелистов – первоначально их было двенадцать, ныне осталось только восемь. По сравнению со статуями перед входом в храм они выглядят более примитивно. Возможно даже, что они появились уже после отъезда профессиональных резчиков из Дубровиц.
Местные голицынские мастера, по-видимому, участвовали и в создании пышного рельефного убранства парапета и цоколя. В то же время работавшие в Дубровицах иноземные резчики учитывали и русские традиции и внесли в свою работу нечто новое, придав постройке необычную для барочной архитектуры монументальность. Достигнутый в результате синтез западноевропейского и русского стилей отмечал еще в начале XX века художественный критик С. К. Маковский. Он писал, что в Дубровицком храме «…пышная, благоговейно затейливая архитектура так неожиданно сливается с традициями византийского храмоздательства».
Имя архитектора, строившего церковь, неизвестно. Высказывалась мысль, что им мог быть известный зодчий петровского времени И. П. Зарудный, приехавший в Москву с Украины. Другие исследователи называют имя работавшего в России шведского архитектора Никодима Тессинга (Тессина). Третьи не исключают участие в постройке Дубровицкой церкви малоизвестного итальянского архитектора Алемано, строившего дворец для князя Петра Алексеевича Голицына, младшего брата хозяина Дубровиц. Однако ни одна из этих гипотез не имеет никаких реальных подтверждений.
В точности неизвестна и дата постройки церкви. Австрийский дипломат Иоганн Георг Корб видел ее уже построенной в 1698 году. За год до того в Дубровицах побывал И. В. Погорельский, секретарь архиепископа Холмогорского и Важского Афанасия, и в своем дневнике он отмечает, что церковь в усадьбе Голицына в 1697 году уже стояла готовой: «А церковь такова удивителная и резная вся вонную сторону и таким образцом и переводом, что такой в Москве удивителной по нынешнее время не было…» Таким образом, строителем храма в Дубровицах не могли быть ни И. П. Зарудный, приехавший в Москву не ранее 1700 года, ни итальянец Алемано – он появился в Москве в 1697 году, когда церковь уже была завершена.
На рубеже XVII – XVIII веков в России работало не так уж много иностранных архитекторов и тем более скульпторов, но творчество ни одного из тех, о ком известно, не дает оснований связывать их имена с церковью в Дубровицах. Правда, некая подсказка – а может быть наоборот, еще одна тайна? – таится в загадочном факте: построенная уже в 1697 году, церковь была освящена только в 1704 году. С чем связан такой значительный разрыв во времени? Возможно, все эти годы шла работа над внутренним убранством храма – не менее пышным и удивительным, чем наружное.
Нет сомнений, что интерьер Знаменской церкви тоже создавали иноземные мастера. Здесь все – от форм капителей и рисунка цветочных гирлянд до чрезвычайно реалистичных фигур римского воина с коротким мечом и щитом, французского или испанского дворянина в латах, турка в чалме и с кривой саблей, и, наконец, композиции «Увенчание Марии небесной славой» – свидетельствует о европейской школе пластики.