14 maja 1936 władze radzieckie zamknęły świątynię i urządziły w niej muzeum. Przejściowo była czynna od lata 1941 do 4 czerwca 1945. W latach 1946-1990 w kościele mieściło się muzeum ateizmu. 13 czerwca 1990 został zwrócony wiernym, a 29 czerwca odprawiono pierwszą mszę świętą. Kapituła katedralna w Kamieńcu Podolskim nie została wznowiona.