Вскоре после Октябрьской революции была сделана попытка осовременить ее старое название: Знаменку некоторое время именовали Краснознаменной улицей. Однако в 1925 году Моссовет официально переименовал ее в улицу Фрунзе, в память работавшего здесь, в здании Реввоенсовета, М. В. Фрунзе. В 1990 году улица вновь обрела свое исконное имя.
Начало левой стороны современного отрезка улицы до 1932 года отмечало высокое узорчатое здание церкви Николы Стрелецкого, название которой свидетельствовало о том, что в старину здесь находилась слобода стрельцов.
Строгие пропорции двухэтажного, с простым плоским фасадом, дома № 3 выдают в нем здание начала XIX века. Более наряден соседний дом № 5, украшенный двумя кариатидами. Не исключено, что построил его в 1820-х годах владелец этого участка, видный русский зодчий, представитель архитектуры позднего классицизма, Е. Д. Тюрин – автор таких произведений, как нынешний Дом культуры МГУ, Елоховская церковь, павильоны в Нескучном саду. Дом сильно изменен в конце XIX века.
Облик изящного, с арочными окнами двухэтажного дома № 7 сложился к началу ХХ века, когда завершилась его перестройка из отдельно стоявших старинных зданий. В нем жил генерал М. Д. Бонч-Бруевич (1870–1956) – один из представителей старого офицерства, сразу же перешедший на сторону Советской власти и отдавший свои силы и знания строительству Красной Армии.
Громоздкий многоквартирный корпус под № 9 вырос еще в 1820-х годах, до 1899 года он был трехэтажным. В 1871 году его владельцем стал купец Кузнецов, незадолго до того – крепостной графа Шереметева; в доме были открыты меблированные комнаты, где неоднократно во время своих наездов в Москву останавливался Ф. М. Достоевский. Странным образом этот дом напоминает петербургские жилища писателя и его героев.
Пышно и претенциозно оформленный дом № 11 построен в 1890 году по проекту К. Ф. Бурова. С 1918 по 1925 год здесь помещалась Социалистическая академия при ВЦИК, затем многие годы фундаментальная Библиотека общественных наук АН ССCP, теперь тут Библиотека по естественным наукам РАН.
Многоэтажные дома № 13 и 15, похожие как родные братья, – обычные эклектические сооружения предреволюционных лет. За ними – широкая площадь, образованная после сноса окружающих строений в 1930-х годах. Ею заканчивается Большой Знаменский переулок (в 1939–1992 – улица, носившая имя дважды Героя Советского Союза летчика Сергея Грицевца, участника гражданской войны в Испании и боев с японскими захватчиками на реке Халхин-Гол).
Величественное, украшенное огромным портиком здание (№ 19), господствующее над этой частью улицы, имеет большую и интересную историю. В основе своей это дворец, построенный в 1792 году для генерала С. С. Апраксина архитектором Ф. И. Кампорези. Богатый крепостник, владелец обширной подмосковной усадьбы Ольгово, Апраксин был страстным театралом. В своем знаменском доме он устроил первоклассный крепостной театр.