В 1840-е гг. стены внутри Владимирской церкви были расписаны местными живописцами. В 1880-е гг. в храме были выполнены значительные ремонтные работы: деревянные несущие конструкции купола заменены на металлические, а сам купол покрыт железной кровлей и увенчан медными золочеными яблоком и крестом. В 1928 г. решением Арзамасского горсовета Владимирская церковь была закрыта. Позже ее трехъярусная колокольня, барабан с куполом, а также зимний храм во имя Богоявления были разрушены.

С 1930-х гг. в разное время в здании находились: склады, фабрично-заводское училище, общежитие студентов, колбасный цех и хлебопекарня районного потребительского совета. В 1950-е гг. его приспособили под один из цехов хлебозавода, с восточной, южной и западной сторон были возведены пристройки, разобраны сводчатые перекрытия и часть южной стены, заложены некоторые оконные проемы. В 1980-е гг. в здании размещался склад треста столовых. Позднее здание не использовалось и постепенно разрушалось.

В 2004 г. оно было передано Нижегородской епархии и восстановлено. Сегодня Владимирская церковь – это действующий приходской храм, один из духовных центров в городе. При храме также работает воскресная школа для детей, воспитанники которой активно участвуют в городских концертах и театральных постановках.