Nie jest znany z nazwiska ani projektant budowli, ani jej budowniczy. Być może było ich kilku, wziąwszy pod uwagę stosunkowo długi czas powstawania kościoła.
W latach 1753–1757 nastąpiła generalna przebudowa świątyni, zwłaszcza jeśli chodzi o jej wystrój zewnętrzny. Autorem przebudowy był pochodzący z Valsoldy architekt – Antonio ParaccaMariusz Karpowicz, Wileńska odmiana architektury XVIII wieku, Wydawnictwo: Muzeum Pałac w Wilanowie, Warszawa 2012, s.55-57, . Godna uwagi jest fasada świątyni ze smukłymi, pięciokondygnacyjnymi wieżami o delikatnej, ażurowej konstrukcji. Przed fasadą zbudowano kopułową kruchtę na planie ośmioboku wywodzącą się w swojej formie z Piemontu. Wraz z kościołem powstał monumentalny gmach klasztorny i inne budynki, w tym niska, przyuliczna oficyna podkreślająca – na zasadzie kontrastu – doskonałość kompozycyjną bryły kościoła.
W 1772 roku w konwencie żyło 34 księży, kleryków i braci. Księża prowadzili dwa seminaria, liczne misje, szkołę i drukarnie, a placówka w całej prowincji ustępowała tylko najstarszemu ich klasztorowi – św. Krzyża w Warszawie. W 1800 do kościoła Wniebowstąpienia Pańskiego przeniesiono parafię św. Józefa i św. Nikodema dla południowo-wschodnich przedmieść Wilna.