Протягом всього ХІХ століття собор регулярно ремонтувався, а в 50-60-х рр. відбулася перебудова дзвіниці і зведено молитовний будинок. Перший, про який згадується у документах, ремонт собору проводився в 1818 р. [27], в 1828 р. він був виконаний на суму 3092 крб. 68 1/4 коп. [28], а у 1832 р. відремонтовано дерев'яну дзвіницю [29].

Найбільш активно велися ремонтні роботи протягом 1845-1865 рр. У 1844-45 рр. оновлено іконостас майстром із Чернігівської губернії Іваном Зинов'євим, що обійшлося собору в 1428 крб. 57 1/4 коп. [30]. В 1847 р. було заплановано будівництво нового вартового приміщення архітектором Л.А.Опацьким на суму 1571 крб 44 1/4 коп і перебудову дерев'яної дзвіниці на кам'яну [31]. За кошторисом 1847 р., куди в подальшому вносилися зміни, розбирання старої та побудова нової дзвіниці оцінювалася на суму 3452 крб. 51 коп. [32]. У 1855 р. за планом, складеним інженер-капітаном Козаковим, комісією під головуванням генерал-лейтенанта Кумані [33], була побудована трьох'ярусна кам'яна, покрита залізом, дзвіниця з двома гратчастими чавунними воротами, над якими знаходилися залізні визолочені хрести [34]. На ній розміщувалося 7 дзвонів: великий (вага 332 пуди 5 фунтів), поминальний (178 п 14 ф), суботній (108 п 38 ф), повсякденний (60 п 30 ф) та 3 малих (12 п 38 ф, 6 п 32 ф, 2 п 35 ф) [35]. В 1864 р. Великий дзвін дав розколину і 20 жовтня настоятель собору Лаврентій Михайловський і церковний староста Михайло Семенович Юр'єв направили головному командирові Миколаївського порту доповідну записку з проханням перелити розбитий Великий дзвін на Миколаївському Адміралтейському заводі [36].

Прохання було задоволено, і в 1865 р. з дозволу головного командира Богдана Олександровича Глазенапа і капітана над портом Петра Олександровича Карпова розколений дзвін був перелитий у порту майстром Ісаковим, що коштувало собору 1286 крб. 68 1/2 коп. [37]. На дзвоні при переливці було нанесено 2 написи: "1791 года во второе лето от начатия города Николаева, вылит сей колокол по повелению Светлейшего князя Григория Александровича Потемкина-Таврического, к церкви Григория Великия Армении. Лит сей колокол в г.Херсоне у г. секунд- майора Ассона Струговщикова, лил мастер Михаил Крюков. Весу во всем колоколе 332 пуда 5 фунтов.", "1864 г., главный командир Богдан Александрович Глазенап и капитан над Портом Петр Александрович Карпов разрешили треснувший колокол перелить в порту из того-же металла с добавлением. г.Николаев. 1865 г. весу 356 пудов 21 фунт. Лил мастер Исаков, церковный староста Михаил Семенович Юрьев, настоятель Лаврентий Михайловский" [38].

У 1857 р. на кошти настоятелів собору поряд із церквою був побудований кам'яний будинок для настоятеля, а в 1866 р. було закінчено спорудження кам'яного сараю для зберігання церковних речей. Архітектором цих будівель 1857-1866 рр. був колезький секретар Андрієвський [39]. Протягом 1864-66 рр. проходило улаштування нового іконостасу та 3 кіотів з різьбою і позолотою на суму 8625 крб. живописцем Поповим під наглядом архітекторів - колезького асесора Новикова і колезького секретаря Андрієвського [40].

У грудні 1865 р. священнослужителі Адміралтейського собору направили рапорт з проханням про будівництво поряд із собором молитовного будинку [41]. Прохання було задоволено, і до липня 1866 р. за планом архітектора Андрієвського з південної сторони собору, на вулиці Адміральській, на приватні пожертвування було збудовано одноповерховий кам'яний будинок. На честь приїзду до Миколаєва 30 липня Великого князя Костянтина Миколайовича, 12 серпня молитовний будинок був освячений в ім'я Св. Рівноапостольських царів Костянтина і Олени [42].

Останній капітальний ремонт проводився протягом літа 1903 року, в результаті чого його закрили, а службу проводили в молитовному будинку. Роботи були закінчені до храмового свята 30 вересня: перекриті оцинкованим залізом дахи як на соборі, так і на дзвіниці, позолочені усі хрести і заново пофарбовані усі фасади. Усередині собору відновлена уся позолота, іконостас набув білого кольору, а уся внутрішня поверхня храму - світло-зеленого, зроблені нові печі. Ремонт був здійснений під керівництвом інженер-будівника Миколаївського порту, інженер-полковника М.А.Котляревського [43].

Що ж являла собою Соборна церква на початку ХХ ст.? Будівля мала вигляд хреста із тесаного каменю довжиною в 20, а шириною у 8 сажнів, з куполом, покрита пофарбованим залізом зеленого кольору. На куполі церкви і над олтарем - два хрести з визолоченими

мідними кулями, третій хрест знаходився на дзвіниці.

У самій будівлі - три великі входи з подвійними ясеневими полірованими дверима, четвертий хід малий, через пономарню. Над трьома вхідними дверима зроблені навіси, криті залізом на кронштейнах і три кам'яні ганки, головний із яких у 1866 р. був вистелений чавунними плитами. При вході до собору, з правого боку - 13 Георгіївських прапорів колишніх Чорноморських флотських екіпажів, з лівого - тринадцять прапорів колишніх ластових екіпажів, які брали участь у Кримській війні 1853-56 рр.

Крім того, при вході в собор, з правого боку - тринадцять і з лівого - десять турецьких прапорів і значків, взятих російським корпусом генерал-ад'ютанта Муравйова у справі під Карсом 17 вересня 1855 р. і подарованих Олександром ІІ Миколаївському Адміралтейському собору на згадку про його перебування у вересні 1855 р. у місті [44].

Усередині огорожі собору (всього він займає 250