Ostatecznie jednak podpisał stosowne oświadczenie w drugiej połowie 1838.

W 1838 do świątyni uczęszczało 1300 wiernych.

Cerkiew prawosławna mały|Cerkiew od strony prezbiterium W 1839, na mocy postanowień synodu połockiego, mielnicka parafia przeszła do Rosyjskiego Kościoła Prawosławnego.

W latach 1907–1910 budynek gruntownie przebudowano w urzędowym stylu bizantyjsko-rosyjskim. Dostawiono do niego przedsionek z położoną nad nim dzwonnicą oraz pięć kopuł (tzw. piatigławie).

W 1985 cerkiew została wyremontowana. W czasie prac obiekt otynkowano, co doprowadziło do całkowitego przekształcenia jego pierwotnego wyglądu (kamienna elewacja o ramowych podziałach tynkowych, z lizenami).

We wrześniu 2015 świątynia (po raz pierwszy w historii) otrzymała relikwie świętych prawosławnych – męczenników wileńskich Antoniego, Jana i Eustachego, podarowane przez monaster Świętego Ducha w WilnieOficjalna strona Polskiego Autokefalicznego Kościoła Prawosławnego – Święto narodzenia NMP w Mielniku [dostęp: 25.09.2015.].

Cerkiew została wpisana do rejestru zabytków 17 kwietnia 1985 pod nr 598.