Wówczas też rozpoczęły się prace dekoratorskie, których efektem były wyjątkowe sztukaterie autorstwa Pietro Pertiego oraz Giovanniego Gallego (ukończone ostatecznie w 1684), a także malowidła iluzjonistyczne Michelangelo Palloniego. W 1682 zmarł niedoczekawszy zakończenia prac Michał Kazimierz Pac, zgodnie z jego wolą został pochowany pod progiem, a na płycie nagrobnej wykuto napis „Hic iacet peccator” (Tu leży grzesznik). Pierwszy remont świątyni miał miejsce w latach 1801-1804 zgodnie z projektem pochodzących z Mediolanu Giovanniego Borettiego i Nicolae Pianiego, powstała wówczas rokokowa ambona. W dwudziestoleciu przed kościołem co roku w dniu 29 czerwca odbywał się jeden z największych wileńskich kiermaszy odpustowych. W latach 1953–1989 w miejscu ołtarza głównego stał sarkofag z relikwiami św. Kazimierza.