Пасля падпісання Брэсцкай уніі ў 1596 годзе сабор перайшоў да ўніятаў. Пасля пажару і частковага разбурэння 1607 года храм знаходзіўся ў запусценні, у 1618 годзе ўніяцкі архібіскуп Іасафат Кунцэвіч аднавіў і значна перабудаваў сабор. У 1642 годзе сабор ізноў пакутаваў ад пажару, але быў неўзабаве адноўлены. 11 ліпеня 1705 года, падчас Паўночнай вайны, сабор быў зачынены расійскім войскам. У створцы храма змесцавалі парахавы склад, які 1 траўня 1710 года падарваўся, пасля чаго храм праляжаў у руінах да 1738 года.
Аднаўленне сабора ажыццявіў архібіскуп Фларыян Грабніцкі. Да 1750 года на месцы Сафійскага сабора архітэктарам Янам Глаубіцам была збудавана двухвежавая базіліка ў стылі віленскага барока, якую высвянцілі ў гонар Спаслання Святога Духу. У інтэр”еры з”явіліся барлінныя калоны, шмат ляпных упрыгожванняў, фігурныя карнізы. Алтарная частка храма была адлучана ад цэнтральнага нефа высокай трох”яруснай перашкодай, да якой на зборы прылягаў барэльефны малюнак Троіцы Новазапаветнай. Другі і першы ярусы былі распісаны і ўпрыгожаны драўлянай скульптурай. Ад размалёвак на алтарнай перашкодзе захаваліся: копія вядомай фрэскі Леанарда ды Вінчы «Таемная вячэра» і Спас Нерукатворны.
Падчас Айчыннай вайны 1812 года храм быў апаганены французскімі войскамі, якія выкарыстоўвалі яго як стайню. У 1839 годзе сабор быў вернуты праваслаўным. У 1911—1914 гг. быў праведзены капітальны рамонт сабора. У 1924 г. царкву зачынілі і змесцавалі ў ёй краязнаўчы музей. У перыяд нямецкай акупацыі з 1942 па ліпень 1944 Сафійскі сабор быў дзейсным, а потым быў ізноў зачынены.
Сёння сабор уваходзіць у склад Полацкага гісторыка-культурнага музея-запаведніка. Побач з саборам усталяваны адзін з Барысавых камянёў. У канцэртнай зале храма штогод у красавіку і лістападзе праходзяць фэсты старадаўняй і сучаснай камернай і арганнай музыкі, кожную нядзелю — канцэрты арганнай музыкі у выкананні салісткі канцэртнай залы.
