W okresie administrowania świątynią przez unitów została ona przebudowana, zburzono jej dawną kopułę, dobudowując dwie wieże pełniące zarazem funkcję dzwonnic; obiekt upodobnił się przez to do kościołów katolickich.
Cerkiew została ponownie przekazana Kościołowi prawosławnemu w 1849, gdy Witebsk należał już do Imperium Rosyjskiego. Dokonano wówczas jej przebudowy, przywracając wcześniejszy wygląd. Po rewolucji październikowej obiekt został odebrany Rosyjskiemu Kościołowi Prawosławnemu i zaadaptowany początkowo na magazyn, a następnie na archiwum. Dalsze zniszczenia cerkwi miały miejsce w czasie II wojny światowej. W 1961 władze Witebska zarządziły rozbiórkę świątyni, której jednak nie dokończono. Zrujnowana cerkiew w roku następnym została uznana za zabytek o znaczeniu republikańskim. W 1977 przeprowadzono w ruinach prace konserwatorskie.
W 1993 rozpoczęto odbudowę cerkwi Zwiastowania w kształcie możliwie zbliżonym do pierwotnej formy. Inwestycję współfinansowało państwo białoruskie. Gotowy obiekt wyświęcił 26 września 1998 patriarcha moskiewski i całej Rusi Aleksy II.