В архивных материалах в полном объеме сохранилась черно - белая фотофиксация росписей Храма. К тому же, на стенах четверика (главной части Храма), Знаменского алтаря, Сергиева придела и трапезной части сохранились цветные фрагменты уникальной живописи. Примечательно, что в Храме представлены три школы живописи: палех, церковный модерн и академическая живопись.
В главной части Храма, четверика и алтаря, в начале XX века работали палешане. Известно, что это была артель М.В. Белоусова из Палеха, которая расписывала Грановитую палату в Кремле.
В приделе Сергия Радонежского в 1914 г. в стиле раннего русского модерна по эскизам и при участии М.В. Нестерова придел расписал его ученик Е.П. Пашков. Известное всем «Явление отроку Варфоломею» (фрагмент из жития Преподобного Сергия Радонежского) заняло свое место на южной стене придела, в алтаре на Горнем месте находится «Сыне Единородный» В.М. Васнецова. Церковный модерн встречается очень редко, т.к. он прекратил свое развитие в связи с революцией 1917 года.
Реставрировала Сергиев придел бригада художников Филатовских реставрационных мастерских.
19 марта 2009 года закончилась реставрация живописи в Сергиевом приделе. В четверг 19 марта в храме работала комиссия по принятию объекта. Объект - это придел преподобного Сергия Радонежского, точнее, отреставрированная живопись в этом приделе. Собрались представители различных организаций, все заинтересованные лица: благотворители, представители храма, Филатовских мастерских, Москомнаследия, Центральных реставрационных мастерских и другие. Работа реставраторов заслуженно получила очень высокую оценку.
В марте 2009 года работы по восстановлению живописи завершились, а в октябре 2010 года были подняты хоросы и повешены светильники, изготовленные по специальной технологии для этого придела.
В 2011 году отреставрировали колокольню и крыши над алтарём Знаменского придела и над приделом Всех святых.
В начале мая 2012 года были привезены первые большие колокола (от 3 т 400 кг).
При изготовлении Знаменских колоколов возникли серьезные трудности. Храм, имея благотворительные пожертвования в том числе и на колокола, оказался «в безвременье»: на заводе ЗИЛ, где отливали самые лучшие колокола в России, к сожалению, уже все пришло в упадок, а новое место для литья церковных колоколов под Москвой еще не существует и неизвестно, начнет ли существовать.
Но беззаветные труженики-энтузиасты литейного цеха головного завода АМО ЗИЛ горячо откликнулись на просьбу храма и чудесным образом сумели восстановить площадку для литья колоколов. Отец Александр освятил ее и отслужил для сотрудников молебен на начало доброго дела. Вскоре колокола отлили.
Стараниями и помощью Автотранспортного управления Главка, 3 чудесных колокола были доставлены во двор храма. Самый большой из них весит 3 тонны 400 кг.
Сердечно благодарим всех принимавших участие в этом богоугодном деле! Помощи Божией!
И вот 16 мая с перерывом в 80 лет прозвучал колокольный звон Знаменского храма.
Перед составлением проекта развески колоколов на ярусе звона колокольни был произведен звон в малый зазвонный колокол. Звонарем попросили быть старосту нашего храма Виктора Адамовича.
Звон продолжался около получаса. Он оказался на удивление сильным и красивым, и сразу же привлек внимание людей. Молодой человек по имени Александр услышал его, выходя из метро на Театральной площади. Он истолковал это как хороший знак в своей непростой жизненной ситуации и пришел на этот звон в храм. Александр оказался муромлянином, и встреча с муромскими святыми Петром и Февронией, чудотворная икона с частицей мощей которых находится у нас в храме, еще больше обрадовала его. Вот такое маленькое чудо произошло благодаря первому звону!
Специалисты Общества Церковных звонарей Игорь Коновалов и Константин Мишуровский провели необходимые измерения для наиболее благоприятного расположения будущих колоколов на колокольне храма. В очередной раз они поднимались на колокольню, а потом, слушая звон, со специальными приборами обходили храм по периметру.
19 октября привезены в храм отлитые оставшиеся колокола. По расчетам главного специалиста Общества Церковных звонарей Игоря Коновалова всего их должно быть 14. Размеры и строение колокольни, особенно, ее составной части - яруса звона, позволяют предположить, что колокольный звон Знаменского храма может стать одним из лучших в Москве. Дай, Бог!
