После пожара 1837 года церковь восстановили в исходном интерьере, а благодаря тому, что иконы и часть обстановки (паникадило, люстры и бра) спасли, сегодня храм предстаёт в первоначальном виде. Царские врата вместе с шестью живописными медальонами (иконами) также уцелели во время пожара, их спасли и после восстановления дворца вернули на место в обновлённый иконостас.
Вплоть до 1917 года церковь Зимнего дворца являлась домашним храмом русской императорской семьи, где совершались ежедневные молитвы, торжественные богослужения, обряды бракосочетания, проводились крестины и отпевания членов царской династии. Посторонних сюда не пускали.
К сожалению, с 1917 года придворный собор во имя Спаса Нерукотворного образа прекратил свою деятельность и существование как храм. Помещение церкви перешло в ведение Комиссии по делам музеев и охране памятников искусства и старины, долгие годы оно использовалось для хранения мебели. С 1937 года здесь была выставочная площадка музея, при этом был разобран иконостас, кафедра, колокольня и другие элементы отделки интерьера. Храм превратили в обычный музейный зал. Сегодня Большая церковь Зимнего дворца является частью музейного комплекса «Государственный Эрмитаж».
