W 1917 roku parafia liczyła 2700 osób. Wkrótce stała się ewenementem w powstałym w Rosji państwie wojującego ateizmu – jedną z dwóch czynnych nieprzerwanie przez cały czas istnienia ZSRR świątyń katolickich (drugą był kościół Matki Boskiej z Lourdes w Leningradzie).
Bezpośrednio po rewolucji październikowej świątynia wielokrotnie była pustoszona, poddawana rewizjom i przeszukaniom, w tym niszczącym wystrój i konstrukcje budowlane, a jej proboszcz został wydalony z Rosji. Zaopiekował się nią ojciec Piotr Zielinski z pobliskiego (trzeciego katolickiego w Moskwie) kościoła przy zaułku Miliutińskim. W 1926 w kościele św. Ludwika biskup Michel-Joseph Bourguignon d’Herbigny dokonał tajnej konsekracji m.in. asumpcjonisty (Congregatio Augustinianorum ab Assumptione) ojca Pie Eugène’a Josepha Neveu na biskupa i apostolskiego administratora Moskwy. Biskup Neveu był proboszczem kościoła do 1936, choć władze radzieckie natychmiast po ujawnieniu jego sakry zażądały opuszczenia Rosji, ale odstąpiły od tego po proteście ambasady francuskiej.
Kolejnym proboszczem – do 1945 roku – był ojciec Leopold Braun. Po kilku innych, od 1967 roku przez 23 lata kościołem i parafią zarządzał ojciec Stanisław Mażejko, który w momencie objęcia urzędu miał 63 lata.