Po wyjściu Niemców z Bydgoszczy świątynia została zdewastowana. 2 lutego 1945 r. władze miejskie (Komitet Obywatelski Miasta Bydgoszczy) przekazały ją parafii Św. Trójcy do użytku katolików (poświęcenia dokonano 15 czerwca 1945 roku). Początkowo służył on jako kościół filialny dla potrzeb mieszkańców Wilczaka i Jarów. 24 sierpniaHistoria świątyni wywieszona w kruchcie błędnie podawała datę 24 czerwca 1946 – 24 sierpnia 1946 erygowano bowiem również inne nowe parafie w Bydgoszczy, m.in. św. Apostołów Piotra i Pawła. 1946 ks. kard. August Hlond wydał dekret ustanawiający z dniem 1 października 1946 r. parafię Miłosierdzia Bożego (proboszczem został ks. Feliks Małecki, który sprawował tę funkcję do roku 1982). Wtedy przystosowano wnętrze kościoła do sprawowania liturgii katolickiej. Zmieniono w całości wystrój, wyposażono kościół w nowe organy, trzy nowe ołtarze (główny, Matki Boskiej Ostrobramskiej i św. Antoniego – wszystkie wykonane przez rzeźbiarza Kazimierza Lipińskiego) i pięć konfesjonałów. Usunięto również boczne empory, zachowując ją jedynie nad wejściem głównym. Wykonany w formie ludowego tryptyku dębowy ołtarz główny, na którym umieszczono lipowe płaskorzeźby przedstawiające Jezusa Miłosiernego, Andrzeja Bobolę i Marię Magdalenę, ustawiono 7 grudnia 1947 r. Na ambonie płaskorzeźba przedstawiająca Jezusa z Marią i Martą.