Wraz z cerkwią zostało uroczyście przeniesione i ciało fundatorki, księżnej Wassy.
W 1596 cerkiew stała się świątynią unicką. W 1637 wzmiankowano, że cerkiew jest zrujnowana i są czynione starania by ją wyremontować. W 1727 r. wzmiankowano jako obiekt w złym stanie.
Obecnie istniejąca cerkiew wzniesiona została w XVII w. lub w 1774 r. podczas generalnego remontu i jest najstarszą drewnianą świątynią w mieście. W 1790 dobudowano aneks do prezbiterium mieszczący boczny ołtarz św. Anny. W 1839 (w myśl ustaleń synodu połockiego) władze rosyjskie odebrały cerkiew unitom i przekazały prawosławnym. W 1875 i 1932 r. przeprowadzono remont. W 1944 r. częściowo uszkodzona w wyniku bombardowania.
Świątynię remontowano w latach 1944, 1968 i ostatnio w 2001–2006. Cerkiew od 1951 pełni funkcję drugiej katedry biskupiej diecezji warszawsko-bielskiej Polskiego Autokefalicznego Kościoła Prawosławnego.
20 sierpnia 2016 świątynię odwiedził patriarcha antiocheński Jan XOficjalna strona Polskiego Autokefalicznego Kościoła Prawosławnego – Patriarcha Antiochii Jan X w Bielsku Podlaskim [dostęp: 20.08.2016.], a 21 września 2018 r.