W rzeczywistości na terenie diecezji rozpoczął się konflikt pomiędzy zwolennikami unii a dyzunitami, w którego efekcie obok katolickich biskupów administrujących diecezją łucko-ostrogską funkcjonowała łucko-ostrogska hierarchia prawosławna, początkowo nielegalna, a w l. 1632-1633 zalegalizowana przez sejm i nowego króla – Władysława IV. Obiektem sporu pomiędzy dwoma odłamami chrześcijaństwa była między innymi katedra w Łucku, przejęta przez unitów. Objęcie rządów nad eparchią łucką po śmierci Jeremiasza Poczapowskiego przez prawosławnego biskupa Aleksandra Atanazego Puzynę oznaczało likwidację diecezji unickiej i reaktywację diecezji prawosławnej.
Przyjęcie unii przez biskupa Dionizego Żabokrzyckiego w 1702 oznaczało z kolei likwidację eparchii prawosławnej. Cyryl Szumlański, nominowany nowym biskupem łuckim i ostrogskim, przeszedł jednak na prawosławie. Nie utrzymał się w diecezji i wyjechał do Kijowa (wówczas pod władzą rosyjską), gdzie w 1715 r. otrzymał urząd biskupa perejasławskiego. Rządy nad diecezją objął unicki biskup Józef Wyhowski. Ostatnim biskupem łucko-ostrogskim przed III rozbiorem i likwidacją eparchii był Michał Mateusz Stadnicki.