Pod koniec XIX w. stan kościoła był zły, ponadto świątynia stawała się zbyt mała dla potrzeb parafii. Ówczesny proboszcz – ks. Paweł Patocki rozpoczął starania o jej rozbudowę. Jego następca ks. Adam Marczewski podjął intensywne działania w celu uzyskania pozwolenia na przebudowę oraz zdobycia wsparcia parafian. W 1905 r. rozpoczęła się kolejna przebudowa świątyni, zakończona w 1912 roku. Autorem projektu sporządzonego w 1904 roku był architekt Konstanty Wojciechowski. W ramach przebudowy m.in. do dotychczasowego prezbiterium dobudowano nową fasadę. W 1910 r. zakończono najważniejsze prace. 26 czerwca 1912 r. odbyła się konsekracja kościoła z udziałem ks. biskupa Stanisława Zdzitowieckiego. Prawdopodobnie znaczny wpływ na wystrój wnętrza świątyni miał proboszcz ks. dr Adam Marczewski, prawdopodobnie on wybrał nowe wezwanie dla kościoła – Najświętsze Serce Pana Jezusa, nawiązujące do znanej bazyliki Sacré-Coeur (Świątynia Serca), wzniesionej ok. 1875 r. w Paryżu.