В течение ряда лет архитектор А. Штакеншнейдер вел работы по изменению интерьеров дворца. Архитектор заменил деревянные флигели дворца каменными, отделал фасад в стиле барокко, придав ему более пышный вид. Обширными работами по обогащению зеленого массива парка, его благоустройству и планировке руководили мастера П. И. Эрлер и Г. Бетцих.
В 1856 г. Знаменка переходит сыну Николая I - великому князю Николаю Николаевичу. В 1856-1860 гг. арх. Г. Боссе перестраивает усадьбу, придает дворцово-парковому ансамблю новые художественные черты, используя стилистические принципы барокко. Знаменского дворца всем своим обликом отвечает назначению парадной загородной резиденции. По проекту Геральда Боссе были построены принадлежащие ко дворцу службы для кухни и должностей, конюшенный двор, оранжереи, дом для садовника и смотрителя со службами, дом для охотников с псарнею. К 1859 г. была закончена отделка эффектного, изысканного по декору барочного фасада дворца. В 1852-1859 гг. по проектам Г. А. Боссе в "Знаменке" построены обширный Конюшенный двор и двухэтажный Кухонный корпус, связанный оградами с одноэтажным домом смотрителя. В 1919 г. во дворце разместилась детская трудовая коммуна, находившаяся в ведении Союза телеграфных служащих Петрограда. Принадлежащие имению 137 десятин земли и хозяйственные здания были переданы совхозу "Знаменка", который представлял собой трудовое хозяйство для инвалидов войны и учебно-показательное - для крестьянства. В 1935 г. усадьба поступила в ведение Ленинградского сельскохозяйственного института. Здесь размещались учебные аудитории и общежития для студентов, учебные поля. 22 сентября 1941 г. Знаменка была занята немцами. В годы ВОв фашисты разграбили и разрушили Знаменку, оставив одни руины. Советские войска освободили Знаменку 15 января 1944 г. Через 15 лет после войны в Знаменском дворце был обнаружен замаскированный фашистами склад боеприпасов. До 2010 г. в Знаменке располагался пансионат ГУП "Пассажиравтотранс". В 2010 г. территория усадьбы передана Управляющему делами Президента, пансионат закрыт. Здание дворца на 2012 г. пустует, охраняется.