Инициатором возведения церкви стал известный петербургский купец Иродион Чиркин, он же и финансировал свой проект. Храм, напоминающий русские церкви 17 века, был разделен на два этажа: в верхнем находилась так называемая "холодная" церковь, а в нижнем - "теплая", с предусмотренной в ней отопительной системой.
Церковь украшают пять луковичных главок-куполов. Современные исследователи приходят к выводу, что церковь Благовещения Пресвятой Богородицы является уникальным памятником русского зодчества 18 века, так как в ее архитектуре соединены черты допетровского русского зодчества и раннего петербургского барокко. Церковь Благовещения Пресвятой Богородицы примечательна тем, что является самым большим в Петербурге храмом по числу престолов (в ней их семь). Колокольня церкви – самая высокая на Васильевском острове: ее высота - 42 метра, а размер венчающего колокольню креста достигает 4 метров.
Благовещенская церковь долгое время считалась одной из самых посещаемых в Санкт-Петербурге. Она служила также приходским храмом Академии наук, а на кладбище, устроенном возле церкви в 18 веке, были похоронены многие видные ученые, среди которых – изобретатель токарного станка А. Нартов, географ-исследователь Камчатки С. Крашенинников и многие другие. В числе почитаемых святынь храма был крест с частицей камня Гроба Господня и с 18 частицами Святых угодников Божьих, а также Крест на иконе Благовещения с шестью частицами Святых мощей. Однако эти реликвии исчезли из церкви после Октябрьской революции, во время печально известной кампании по изъятию церковных ценностей. В 1935 году церковь Благовещения была закрыта. Храм сильно пострадал от бомбежек во время Второй мировой войны: одна из внутренних капитальных стен здания дала трещину. Однако после окончания войны никаких попыток восстановить полуразрушенную церковь не предпринималось.
Лишь в 1992 году, когда храм был возвращен верующим, здание получило статус памятника архитектуры республиканского значения, и в нем начались реставрационные работы.