W latach 30. XX wieku władze radzieckie zlikwidowały wspólnotę monastyczną ławry Pieczerskiej; już wcześniej monaster został udostępniony do zwiedzania i urządzono w nim szereg wystaw muzealnych. W grudniu 1941, gdy wysadzony w powietrze został sobór Zaśnięcia Matki Bożej (główna cerkiew w kompleksie Ławry), podczas wybuchu ucierpiała również świątynia refektarzowa. Po zakończeniu wojny obiekt odremontowano – do 1956 odnowiono bryłę budynku, zaś w latach 1976–1980 zrekonstruowano wnętrze.
Cerkiew Świętych Antoniego i Teodozjusza Pieczerskich została przywrócona do użytku liturgicznego w 1990, zaś od 1992 była soborem katedralnym eparchii kijowskiej Ukraińskiego Kościoła Prawosławnego Patriarchatu Moskiewskiego. Pozostawała przy tym własnością państwa. W 2016 r. Ukraiński Kościół Prawosławny Patriarchatu Moskiewskiego zawarł z muzeum Ławry Peczerskiej kolejną umowę najmu obiektu, która pozostała w mocy do 31 grudnia 2022. Nowy kontrakt nie został podpisany.