一九一二年改建成砖木结构教堂。一九二三年九月二七日，圣·索菲亚教堂易地现址进行第二次重建，由俄罗斯建筑师克亚西科夫设计，历时九年，一九三二年一一月二五日落成。

建成后的圣·索菲亚教堂深受拜占廷式建筑内格影响，富丽堂皇，典雅超俗，宏伟壮观。它的建筑平面为东西向拉丁十字，墙体全部采用清水红砖，通高五三点三五米，建筑面积七二一平方米。

圣·索菲亚是沙俄入侵东北的历史见证和研究哈尔滨市近代历史的重要珍迹，一九八六年被哈尔滨市人民政府列为一类保护建筑。一九九六年一一月，圣·索菲亚教堂被国务院列为全国第四批重点文物保护单位。

为保护国家历史文物，一九九七年六月，哈尔滨市人民政府决定对索菲亚教堂广场实施综合整治。修复后的圣·索菲亚教堂，高耸入云的金色十字架与红砖绿顶相辉映，显示出教堂主体巍峨壮美的气势，休闲椅、绿地环绕。衬托出教堂广场的表静谧安祥；每到夜晚，欧式庭院灯放出淡淡柔光宛若一笼轻纱。

现在，我们看到的修复后的教堂与当年教堂保持了一致风格，这巨型的洋葱头式大穹顶是典型的俄罗斯建筑的屋

顶形式，宏伟壮观的构思可以同莫斯科的瓦西里教堂相媲美。主穹顶的顶部距地面高48.55米，给人以耸入云宵，蓬勃向上的想像空间。大家看它那饱满而巨大的洋葱头式穹顶在建筑中央构成了特殊球面，剖面最大直径为10米，形成巨大而丰满的室内空间，是教堂画龙点晴之处。
索菲亚教堂的篷顶以主穹顶为轴心，分布于主穹顶的前后左右四个帐篷大小不一，装饰十分精美，与主穹顶形成了主从结构，由若干连续拱券托起的篷顶，特别是帐篷顶上火焰形尖券，以惯用的篷顶冠戴小洋葱头式穹顶而结束的设计手法，既衬托出大穹顶的雄浑气势又突出所映了整个外墙体华丽多彩的细部。大家发现它与普通的基督教堂的标志有什么不同吗？十字架下方带有一斜体的东西。这就是基督教里的东正教区别于其他教派的明显标志。教堂的外墙体，采用平面十字不等臂对称布局。外墙体主体为清水红砖结构的多面体，形体构造复杂，砌工精细。墙体以大小套叠的拱券构成母体，组成的细部丰富而生动。位于大穹顶下方的是一个16面体的大鼓座，鼓座的第一个段面都开了一个高侧窗，檐口装饰线角为花瓣形和神乳体。鼓座下部经过多层线角过流到下层八面体的大柱墩。底部棱、角、线和谐连接，为罗马风格的边疆拱券的设计风格。这几十个窗两侧砌成的壁柱方圆相连，为整个建筑平添了几分异域风情。