В 1839 году костел был закрыт, а в 1846 году его передали православным. Тогда храм перестроили и освятили в честь Святого Николая. После пожара 1852 года храм сильно пострадал и был капитально перестроен на средства прихожан. Иконостас церкви был выполнен во второй половине XIX века в московской художественной мастерской.

В 1620 году церковь становится униатской. Еще через некоторое время она приобретает оборонительную функцию: на фасаде появляются башни с бойницами и винтовыми лестницами внутри. После храм переживет «обращение» в псевдорусский стиль.

До перестройки собор представлял собой яркое воплощение архитектурного стиля позднего барокко. Но к концу XIX века на здании стали четко прослеживаться черты русско-византийского направления.

После возрождения Новогрудской епархии в 1992 году храм становится кафедральным собором. В соборе хранится икона XVIII века «Богоматерь Одигитрия» и иконостас второй половины XIX века.

Сегодня православный храм является двупрестольным: один престол носит имя святого Николая, а второй назван в честь святой царицы Александры. В криптовой части здания устроена церковь в честь святых равноапостольных Мефодия и Кирилла, учителей Словенских.