W tym czasie w Głębokiem istniał jeszcze jeden kościół parafialny – pw. Świętego Michała, leżący w części Zenowiczowskiej. Miał on swoich parafian – część mieszkańców Głębokiego, a stał na terenie województwa wileńskiego, podczas gdy kościół pw. Trójcy Świętej znajdował się w województwie połockim. W jednym mieście należącym w dwu częściach do dwóch właścicieli i przynależącym do dwóch województw, istniały dwie parafie i dwa kościoły katolickie (oprócz kościoła karmelitańskiego).
Ks. Jan Kurczewski w swojej książce „Biskupstwo Wileńskie” wspomina, że po najeździe moskiewskim w 1654 roku kościół parafialny odbudowano jako drewniany. W 1672 r. uposażono parafię. W 1673 r. parafia płaciła podymne od 5 domów co świadczy o zubożeniu plebanii. Około 1674 r. nabożeństwa odprawiano w kościele karmelitów, ponieważ kościół parafialny był „spalony przez nieprzyjaciela, jeszcze nie odbudowany”. Nową świątynię wybudowano około 1680 r.
W 1744 r. parafia wchodziła w skład dekanatu połockiego diecezji wileńskiej.