Пасля паўстання, у 1864—1868 гадоў віленскі архітэктар М. М. Чагін дадаткова перарабляў будынак, надаючы больш «праваслаўны» выгляд: былі зніжаны вуглавыя вежы фасада, на іх змешчаны цыбулепадобныя купалы, вялікакняжацкая мітра на цэнтральным купале заменена макаўкай. Усе купалы былі пакрыты пазалочанай бляхай. Да храма прыбудаваны прытвор з такім жа цыбулепадобным купалам, фасад храма па-майстэрску аздоблены. У касцёле былі знесены хоры, знішчаны надмагільны помнік польнага гетмана літоўскага Вінцэнта Гасеўскага, які загінуў у час бунту літоўскага войска ў 1662 годзе (фігура з белага мармуру ў выглядзе рыцара, які ляжыць). У сакавіку 1864 года быў урачыста закладзены новы іканастас па праекце акадэміка А. І. Разанава, які атрымаў за яго на Сусветнай выстаўцы 1867 года ў Парыжы залаты медаль. Да скульптурных і жывапісных работ над гэтым алтаром былі запрошаны вядомыя мастакі: абразы ніжняга яруса і абраз з Саваофам выканаў прафесар К. Б. Веніг, абразы Збавіцеля ў архірэйскім уборы, Маці Божай, Іаана Хрысціцеля і абразы верхняга трэцяга яруса належалі пэндзлю прафесара К. Д. Флавіцкага, іншыя абразы іканастаса напісаў акадэмік М. І. Ціхабразаў. Запрастольны абраз Уваскрасення Гасподняга быў напісаны акадэмікам В. В. Васільевым. Кляштар прыстасаваны пад казармы.