При советской власти в церкви был открыт читальный зал имени французского коммуниста Андре Марти, с 1931-го года действовал Дом санитарного просвещения. В 1968 году здание стало частью музея, в 1979 году Собор объявлен памятником архитектуры. С обретением Украиной независимости храм был передан в аренду Черноморскому флоту России. 21 ноября 2002 отслужена первая Божественная литургия, которые впоследствии стали проводиться почти каждый день. В 2013 году купол собора возобновлено.