Знаменская церковь построена по утвердившемуся в иркутской архитектуре середины XVIII столетия типу ярусного, открытого на всю высоту храма. К основному объему примыкает обширная трапезная и восьмигранная колокольня над папертью. Примыкающий к северному фасаду Никольский придел был уравновешен возведением с южной стороны трапезной Казанского придела 1787 года. В 1794 году церковь получила дополнительный объём — Преображенский придел с северной стороны четверика. Для соединения его с основным храмом в северной стене пробили арку. В орнаментальном уборе Знаменской церкви просматривается связь с другими барочными культовыми постройками Иркутска. В отделке карнизов — пояски городков, в абрисе очелий наличников — волюты. Упругие волюты становятся главенством убранства фасадов апсиды, основного объёма, трапезной. Обращает на себя внимание ряд окон верхнего яруса храма. Три тесно расположенных оконных проёма, все с полуциркульным завершением, заглублённые в уступчатые ниши, фланкированные колонками, объединены двумя рядами круто закрученных волют — «калачей». Мелкая насечка, скупо брошенная на профили, окаймляющие окна, и щедро рассыпанная по очелиям, усиливает светотени. Отделка колокольни выполнена иными средствами. Казалось бы, здесь применён самый обыкновенный геометрический рисунок, однако среди скромных мотивов раскреповки пилястров, обводов проёмов звона, пояска филёнок сверкает усложнёнными гранями рельеф с восьмилучевым изображением в центре. Истоки украшения, по мнению некоторых специалистов, лежат в архитектуре украинского барокко, излюбленным мотивом которого был заглублённый в толщу стены крест. В иркутской архитектуре крест приобрёл форму многогранника. Обычное местоположение рельефов — на пилястрах. В знаменской же колокольне они вынесены на грани первого яруса восьмерика и, контрастируя с гладью стены, производят ощутимый художественный эффект. В Знаменской церкви сохранились предметы старинного убранства: сверкающие позолотой барочные резные иконостасы, иконы, оклады работы иркутских серебряников.
