Okazało się wówczas, że odnowienie i zakonserwowanie fresków Awiłowa nie jest możliwe, zdecydowano zatem o ich usunięciu i wykonaniu zupełnie nowej dekoracji malarskiej. Jedynie w prezbiterium zachowano fresk Awiłowa z postacią Chrystusa Zmartwychwstałego. Autorem malowideł, które zastąpiły dzieło malarzy rosyjskich, jest Józef Łotowski.
W 1987 sobór odwiedził patriarcha konstantynopolitański Dymitr, zaś rok później odbyły się w nim uroczystości tysiąclecia chrztu Rusi pod przewodnictwem metropolity warszawskiego i całej Polski Bazylego. W czerwcu 1991 wizyta w cerkwi stanowiła część programu wizyty papieża Jana Pawła II w Polsce.
W latach 1988–1990 sobór był remontowany po raz kolejny. W czasie tej renowacji wymieniono tynki zewnętrzne budynku, odnowiono i pozłocono kioty oraz ikonostas, pokryto miedzianą blachą dach i kopuły. Od 1991 do 1995 prowadzono z kolei prace nad zagospodarowaniem bezpośredniego otoczenia soboru.