В апсидах приделов были устроены небольшие кубические престолы, алтарная часть была отгорожена плинфяной преградой с орнаментальной росписью. Помещения приделов изначально были приспособлены для выполнения функций усыпальниц и оснащены аркосолиями с плинфяными саркофагами. В северном саркофаге южного придела Иван Макарович Хозеров в 1924 г. открыл погребение женщины в богатой золототканой и шёлковой одежде. Галереи также использовались для погребений: открыты пристенные саркофаги у северной и южной стен западной трети центрального объёма, плинфяные подпольные гробницы и грунтовые захоронения. В позднесредневековое время храм постепенно разрушался. На гравюре Вильгельма Гондиуса 1634–1636 гг. он показан ещё с сохранившимся куполом, но уже в явном запустении. В XVII–XVIII вв. произошло обрушение главы и столбов, местные жители разбирали руины галерей на строительный материал. Работы по восстановлению храма производились в 1763 г. (на средства майора А. Васильевского и смоленского мещанина Н. Верзина) и в 1786 г. (на средства епископа Парфения), и постройка приобрела барочный облик. Покрытие храма стало четырёхскатным. Объём храма завершает малый восьмерик, каждая грань которого прорезана окном с полукруглой верхней частью, стыки граней оформлены пилястрами; купол был увенчан миниатюрной луковичной главкой. Остатки разрушенных крещатых столбов были заменены новыми, квадратными в плане. Межалтарные стенки и западная стена были стёсаны на глубину до 0,5 м, внутренние и внешние пилястры и тяги стёсаны полностью. Многие оконные проёмы были растёсаны и получили барочные наличники; особенно богатым стало убранство западного портала и оконного проёма над ним. Пол был повышен почти на 2 м, вокруг храма была произведена мощная подсыпка на ту же высоту. В 1827 г. были сломаны остатки северного придельного храма, а с западной стороны выстроены придел во имя князя Андрея Смоленского и колокольня. Эти пристройки были полностью разрушены взрывом 24 сентября 1943 г., при отступлении немцев из Смоленска. Археологические исследования производились в 1924 г. (И.М. Хозеров, Сергей Дмитриевич Ширяев), 1961 г. (М.Х. Алешковский), 1967 г. (Николай Николаевич Воронин, П.А. Раппопорт), 1981–1991 гг. (Н.В. Сапожников), натурные обследования кладок и реставрация – в 1929 и 1950 гг. (Пётр Дмитриевич Барановский; восстановлены полуколонны). В ходе реставрации 1950 г. были частично восстановлены формы первоначального декора – пилястры с полуколоннами на фасадах и прямоугольные тяги на апсидах, кладка которых выведена на небольшую высоту. В 1970 гг. проводилась реставрация под руководством Сергея Сергеевича Подъяпольского, Татьяны Ефимовны Каменевой и Н.Б. Горевой. С фасадов была снята поздняя штукатурка, раскрыты оконные проёмы. Храм передан Смоленской и Калининградской епархии в мае 1993 г. В 1994–1995 гг. проведены реставрационные работы в интерьере, установлен иконостас. Освящение храма и первое богослужение в нём были совершены митрополитом Смоленским и Калининградским Кириллом (Гундяевым; ныне Патриарх Московский и всея Руси) в сослужении духовенства 21 мая 1995 г.