11 Июля 1705 года, во время Северной войны 1700—1721 годов, собор был закрыт российской армией. Об этом событии сообщает Витебская летопись

Согласно польскому историку XVIII века Духинскому и некоторым другим источникам (польск. Duchinski)[2], пьяный Пётр I вторгся вместе с солдатами в Собор Св. Софии в Полоцке, принадлежавший униатам, где хранились мощи Иосафата Кунцевича. Царь потребовал ключи от царских врат, а когда васильяне отказались их дать, лично убил настоятеля и четырех монахов-базилиан, а тела приказал утопить в Двине. В храме по приказу Пётр I разместили пороховой склад. В 1710 году пороховой склад взорвался (по версии - при отходе русских войск), после чего храм пролежал в руинах до 1738 года.

Восстановление и последующая история

Восстановление собора осуществил архиепископ Флориан Гребницкий. К 1750 году на месте Софийского собора была возведена двухбашенная базилика в стиле барокко, которую освятили в честь Сошествия Святого Духа. Во время Отечественной войны 1812 года храм был осквернён французскими войсками, которые использовали его как конюшню.

В 1839 году собор был возвращён православным. В 1911-1914 годы был проведён капитальный ремонт собора. В 1924 году церковь закрыли и разместили в ней краеведческий музей. В период немецкой оккупации с 1942 по июль 1944 года Софийский собор был действующим, а потом был вновь закрыт.