W 1773 budynek był opisywany w następujący sposób:
W tym samym opisie, stanowiącym część protokołu wizytacyjnego parafii dojlidzkiej, zapisano, że w świątyni znajdowały się trzy ołtarze: główny z obrazem Najświętszej Maryi Panny z dwiema srebrnymi koronami oraz dwa boczne, poświęcone odpowiednio Chrystusowi Zbawicielowi („Spasytelowi”) oraz św. Mikołajowi. Architektonicznie cerkiew była bardzo zbliżona do powstających w tym samym okresie kościołów rzymskokatolickich: miała kwadratowy przedsionek od strony zachodniej, prostokątną nawę i węższe od niej prezbiterium. Miała 14,2 metra długości i 6,2 metra szerokości.
Pod zaborem rosyjskim Budowa nowej świątyni miała związek ze wzrostem liczby mieszkańców Białegostoku wskutek rozwoju miejscowego przemysłu oraz ze wzrostem liczby prawosławnych, wynikającym z likwidacji Kościoła unickiego w Imperium Rosyjskim (poza diecezją chełmską) oraz z napływu urzędników rosyjskich. W październiku 1838 wykonanie projektu cerkwi powierzono architektowi eparchialnemu Michajłowowi, brak jednak jednoznacznych dowodów, że to on jest autorem planu budynku. W 1840 zatwierdzony został projekt nowej świątyni. 21 marca 1843 kamień węgielny nowej cerkwi poświęcił przełożony monasteru w Supraślu, archimandryta Nikodem.