W 1919 polskie władze przekazały opuszczoną świątynię katolikom obrządku łacińskiego. Dawna cerkiew stała się kościołem rektoralnym dla parafii Trójcy Świętej i Wniebowzięcia NMP w Biłgoraju. W tym samym roku został przeprowadzony remont, w wyniku którego zatarte zostały stylowe cechy obiektu, nadające mu dotąd cerkiewny charakter. Niedługo później powstały też malowidła na ścianach prezbiterium, nawiązujące do wydarzeń wojny polsko-bolszewckiej oraz do obrony Jasnej Góry.