Konsystorz diecezji litewskiej pod kierunkiem biskupa Józefa Siemaszki opowiedział się wówczas za zmianami stopniowymi i zgodził się, by niektóre – uznane za drugorzędne – elementy wyposażenia typowe dla katolicyzmu pozostały w cerkwi mielnickiej i w innych świątyniach.

Cerkiew w Mielniku przeszła na własność Rosyjskiego Kościoła Prawosławnego na mocy postanowień synodu połockiego w 1839. Na początku XX wieku obiekt został gruntownie przebudowany w stylu bizantyjsko-rosyjskim. Dobudowano wtedy do niego przedsionek z dzwonnicą i pięć cebulastych kopuł. W tym samym okresie wymieniono ikonostas.

Cerkiew w Mielniku jest ośrodkiem lokalnego kultu ikony Matki Bożej Oranty z przełomu XVIII i XIX w. Na plebanii w miejscowości przechowywane są również inne zabytkowe unickie obrazy z tego samego okresu.

Cerkiew mieści się przy ulicy Brzeskiej 93, na naturalnym wzniesieniu.