Kryzys gospodarczy z lat 1929-1930 i ogólne trudności finansowe spowodowały, iż nie udało się ukończyć budowy kościoła – nie zostały bowiem wybudowane wieże i kopuła na skrzyżowaniu naw, jak przewidywał projekt Michniewicza.

Druga wojna światowa nie spowodowała większych strat w substancji kościoła; był on czynny bez przerwy.

W 1956 biskup Julijonas Steponavičius konsekrował kościół. W dwa lata później przeprowadzono jego remont.

W latach 1969–1990, za probostwa ks. Stanisława Lidysa wyposażono kościół w główny ołtarz i witrażowe obrazy św. Kazimierza, św. Cecylii i bł. Jerzego Matulewicza. Uporządkowano też teren wokół kościoła.

W 1994 arcybiskup wileński i późniejszy kardynał, Audrys Bačkis powierzył Księżom Marianom opiekę duszpasterską nad parafią Niepokalanego Poczęcia Najświętszej Maryi Panny.

W latach 1994–2004 zamontowano witraże z tajemnicami różańcowymi oraz wyremontowano pomieszczenia pomocnicze i system grzewczy.

Do parafii pw. Niepokalanego Poczęcia NMP należą mieszkańcy wileńskich dzielnic: Karolinki, części Szeszkiń i Zwierzyńca. Msze św.