Во второй половине 1860-х годов виленский архитектор Н. М. Чагин дополнительно переделывал здание, придавая более «православный» вид: были снижены угловые башни фасада, на них помещены луковицеобразные купола, великокняжеская митра на центральном куполе заменена маковкой. Все купола были покрыты позолоченной жестью. К храму пристроен притвор с таким же луковицеобразным куполом, фасад храма искусно отделан. В костёле были снесены хоры, разрушен надгробный памятник польного гетмана литовского Винцента Госиевского, погибшего во время бунта войска в 1662 году (фигура возлежащего рыцаря из белого мрамора). В марте 1864 года был торжественно заложен новый иконостас по проекту академика А. И. Резанова, получившего за него на Всемирной выставке 1867 года в Париже золотую медаль. К скульптурным и живописным работам над этим алтарём были приглашены известные художники: образа нижнего яруса и образ Саваофа выполнил профессор К. Б. Вениг, иконы Спасителя в архиерейском облачении, Божией Матери, Иоанна Крестителя и образа верхнего третьего яруса принадлежали кисти профессора К. Д. Флавицкого, другие образа иконостаса написал академик Н. И. Тихобразов. Запрестольный образ Воскресения Господня был написан академиком В. В. Васильевым.