W lipcu 1935 komuniści aresztowali i wywieźli kolejnego proboszcza parafii ks. Jachniewicza. Przez kolejne dwa lata wierni sami odprawiali nabożeństwa w kościele. W 1937 kolejnym proboszczem został ks. Jędruszczak. Jednak wówczas przypadło apogeum prześladowań Kościoła katolickiego wraz z rozpoczęciem operacji polskiej NKWD. Ks. Jędruszczak został aresztowany, a katedra św. Zofii znacjonalizowana i zmieniona na archiwum. Bolszewicy zniszczyli wówczas całe jej wyposażenie z wyjątkiem organów, które wierni zdołali uratować. Katedra ponownie została otwarta w czasie okupacji niemieckiej w 1941 i od tego czasu, również pod władzą sowiecką, działa nieprzerwanie. Od 1977 proboszczem parafii św. Zofii w Żytomierzu był ks. Jan Purwiński, który 16 stycznia 1991 został mianowany pierwszym od czasów rozbiorów biskupem kijowsko-żytomierskim.