Dopiero w 1828 świątynia otrzymała stałego proboszcza, którym został przysłany z Krzemieńca ks. Teofil Nowicki. Parafia grecka liczyła wówczas zaledwie 62 osoby. W 1832 rząd rosyjski wyasygnował kwotę 6 tysięcy rubli na remont cerkwi i zakup nowych ikon do ikonostasu. W 1834 powstało w Warszawie biskupstwo prawosławne. Do momentu wyświęcenia soboru Świętej Trójcy w 1837 ta skromna, niepozorna cerkiewka pełniła funkcję katedry prawosławnego biskupa warszawskiego. Później funkcjonowała jako cerkiew parafialna.
Po I wojnie światowej cerkiew, nazywana popularnie „Podwałką” (gra słów: nawiązanie do nazwy ulicy i ros. подвал „piwnica”; aluzja do skromnego wyglądu świątyni) pozostała w rękach prawosławnych, służąc głównie porewolucyjnym emigrantom rosyjskim. Proboszczem parafii Świętej Trójcy został mianowany ks. Antoni Rudlewski, poprzednio proboszcz w Łodzi, jeden z nielicznych duchownych prawosławnych, którzy nie ewakuowali się w 1915 i pozostali na ziemiach zaboru rosyjskiego pod okupacją niemiecką. Po jego odejściu na emeryturę w 1937 zastąpił go ks. Aleksander Subbotin. We wrześniu 1939 na cerkiew spadła bomba lotnicza. Wybuchł pożar, który szybko ugaszono. Po prowizorycznym usunięciu zniszczeń świątynia była czynna aż do 1944.