Первое деревянное здание церкви Благовещения Пресвятой Богородицы было построено по проекту Дж. Трезини (предположительно) у 7-й линии Васильевского острова в 1740-1742 годах. Храм стоял у большого пруда, был построен на средства владельца пивоваренных заводов Р. И. Чиркина и других прихожан.
С 1738 года здесь существовало кладбище. На нём были похоронены учёный-механик А. К. Нартов, архитектор А. Ф. Кокоринов, землепроходец Крашенинников, художник Лосенко.
24 мая 1750 года с южной стороны было заложено новое каменное здание церкви. Её главный алтарь был освящён в сентябре 1762 года епископом Кексгольским и Ладожским Тихоном Задорским в честь Благовещения Пресвятой Богородицы. В этом же году была разобрана старая деревянная церковь, её место в ограде было отмечено крестом. Церковь Благовещения имеет наибольшее число престолов из всех храмов Санкт-Петербурга - семь - Благовещенский, Зачатьевский, Никольский, Крестовоздвиженский, Ильинский, Покровский, Сретенский. К 1780 году была построена трехъярусная 52-метровая колокольня, она стала самой высокой на Васильевском острове.
Прихожанином Благовещенской церкви были Михаил Васильевич Ломоносов, профессор Василий Тредиаковский. Благовещенская церковь являлась приходским храмом Академии наук.
В 1790-х годах вокруг алтаря была устроена открытая обходная галерея, позже переделанная в закрытую.
В 1854 году церковь была преобразована в монастырскую, здесь разместился женский Воскресенский Новодевичий монастырь. Однако составленный А. Ф. Щедриным проект монастырского комплекса не был одобрен, храм был возвращён прежнему приходу. Монастырь перевели на новую территорию, близ современного Московского проспекта.
Деревянная ограда была заменена металлической (проект К. Н. Вербицкого) в 1884 году. В 1897-1899 годах М. Ф. Ефремовым была построена часовня на углу Малого проспекта и 8-й линии. Рядом находилась церковно-приходская школа и книжный склад.
В 1926-1928 годах рядом с церковью был разбит сад. В 1936 году церковь была закрыта, в ней разместили проектно-монтажное бюро. В 1939 году рядом с храмом было построено здание заводоуправления. Во время блокады Ленинграда здание храма сильно пострадало от прямых попаданий артиллерийских снарядов. Из-за частых артобстрелов принималось решение о разборе всех куполов, однако успели разобрать только лишь центральный. В 1950-х годах проводилась реставрация здания, в 1952 году восстановлен центральный купол. Вокруг сада была сооружена глухая ограда. В часовне работала торговая точка, а затем кафе.
После 1958 года, когда здание перестало считаться архитектурным памятником, арендатор стал перестраивать помещения. Здесь разместились теплоцентр, душевые и туалеты. В центральном алтаре - электрощитовая и водораспредузел. Всё пространство здания было разделено на отдельные кабинеты.
Здание храма возвращено церкви в 1992 году, часовня - в 1995-м. В 1994-1996 годах на куполах были восстановлены кресты. В настоящее время продолжаются работы по реставрации церкви.
