W 2006 władze gminy informowały o planach wyremontowania budynku i umieszczenia w nim muzeum sztuki sakralnej Kościoła katolickiego (obrządków łacińskiego i greckokatolickiego), prawosławia i judaizmu. Ostatecznie cerkiew w Dołhobyczowie została odremontowana dzięki uzyskaniu przez diecezję lubelsko-chełmską PAKP dofinansowania z Funduszu Norweskiego na jej renowację. W ramach tego samego projektu odnowiona została cerkiew Zaśnięcia Najświętszej Maryi Panny w Szczebrzeszynie, a łączny koszt dofinansowania wyniósł 1,5 mln euro. 900 tys. złotych przeznaczyło na ten cel polskie ministerstwo kultury, a 200 tys. – miasto i gmina Szczebrzeszyn. Prace rozpoczęto w sierpniu 2007.
Obiekt został otwarty po zakończonym remoncie 28 maja 2010, w obecności przedstawicieli władz centralnych i lokalnych, wiceminister kultury i dziedzictwa narodowego Moniki Smoleń, duchowieństwa prawosławnego i rzymskokatolickiego, przedstawicieli Funduszu Norweskiego oraz konsula Ukrainy w Lublinie. Molebień w cerkwi, pierwsze nabożeństwo od lat 40. XX wieku, sprawował wówczas arcybiskup lubelski i chełmski Abel.