Знаменская церковь берёт своё начало от деревянного храма в честь чтимой в Сибири иконы Божией Матери «Знамение» (Абалакская), построенного на этом месте в 1703 году дворянином Иваном Качаловым, который происходил из города Углича.
К концу века церковь была достаточно ветхой, и после пожара решено было выстроить новую каменную. В 1789 году состоялась закладка каменной Знаменской церкви с приделом святой великомученицы Екатерины. Основными застройщиками храма были потомки первостроителя. Строительство шло медленно- 14 лет. Лишь в 1803 году 15 октября был освящён северный придел во имя святой великомученицы Екатерины — небесной покровительницы императрицы Екатерины II, подписавшей прошение о строительстве каменной Знаменской церкви, а 9 ноября 1810 года, был освящён главный престол – в честь Абалакской иконы Божией Матери «Знамение».
Через десять лет 9 октября 1820 года в церкви произошел пожар от печи, сгорела крыша на Екатерининском приделе. После ремонта 28 января 1821 года придел был вновь освящен. Впоследствии Знаменская церковь стала трехпрестольной. Особо почитаемой была икона Христа Спасителя, высеченная на чёрном аспидном камне- шунгитном углероде. По преданию, колокольня, куда однажды была вынесена эта икона, в ночное время вся была озарена исходящим от неё сиянием. Верующие восприняли это событие как указание свыше, и святыню вернули в храм. В годы богоборчества все святыни были утрачены.
При церкви существовала открытая в сентябре 1892 года церковно-приходская школа для девочек, построенная на средства томича Родюкова А.Д., где учились 63 воспитанницы. После революции на здании выстроили 2-ой этаж и сделали его жилым. В 1912 году при храме насчитывалось прихожан обоего пола до 869 человек, кроме того раскольников 8 человек. В церковной библиотеке имелось 156 книг. При храме активно действовало церковно-приходское попечительство.
После октябрьского переворота 1917 года, отступления армии Колчака из Томска и прихода к власти большевиков здание Знаменской церкви в 1920 году было национализировано, но богослужения в храме продолжались. Религиозная община при Знаменской церкви 2 августа 1920 года заключила с Томским Горуездным исполкомом договор на бессрочное и бесплатное пользование храмом и церковным имуществом. По его условиям на проведение крупных мероприятий приход теперь обязан был получить разрешение новой власти. В 1926 и 1927 годах Томский Окружной административный отдел выдал верующим «разрешение на право перенесения икон «Божией Матери», «Николая Чудотворца» и «Спасителя» из Сретенской церкви в Знаменскую». А в 1930 году власти запретили общине проведения 19 января Крестного хода на реку Томь.
На заседании от 14 февраля 1930 года Знаменский церковный совет «имел суждение о передаче колокольной меди и несгораемого шкафа на дело индустриализации страны». В храме осталось 5 колоколов ( самый большой весил 99 пудов, самый маленький 1 пуд). Однако 18 марта 1930 года и 99-пудовый колокол сняли с колокольни.
Постановление Западно-Сибирского Краевого исполкома от 26 марта 1935 года Знаменская церковь была закрыта. Церковное здание претерпело серьёзные изменения. Центральный купол, колокольня и Всехсвятский придел были разрушены. В 1936 году здание занял под склад зерна Поросинский спиртзавод. С 1940 года здание принадлежало речному хозяйству. В 1960- годы здесь размещались кузница и кочегарка. В 1970- е годы – гараж, бойлерная, лодочная станция.
В 1992 году развалины храма были возвращены Русской Православной Церкви, и силами общины Свято-Троицкой церкви под деятельным руководством настоятеля протоиерея Николая Яськова начались восстановительные работы. В 1994 году был заказан проект комплексной реставрации и воссоздания Знаменской церкви.
В настоящее время жители Томска стали свидетелями того, как буквально из руин вырос величественный храм, который обогатил силуэт города и своей архитектурной гармоней, своими святынями подарил большому городскому району возможность полноценного духовного окормления.
