В 1809 году в отстроенной восточной части Адмиралтейства отделывались помещения, сооружался восточный павильон. Тогда же началась реконструкция главной башни. В марте началась перепланировка церкви. Старый иконостас был разобран и передан "в предполагаемую к построению церковь на кладбище Ижорского завода"
Работы по проекту Захарова были завершены в 1819 году. В декабре архитектор Гомзин предоставил собственный проект отделки внутренних покоев Адмиралтейства. Он предлагал перепланировать некоторые из них с заделкой старых и пробивкой новых дверных проёмов, сооружением дополнительной лестницы, установкой голландских изразцовых печей. Всё это должно было быть осуществлено в 1820 году.
В связи с разборкой старого Исаакиевского собора и строительством нового министр духовных дел и народного просвещения князь Голицын весной 1821 года обратился к морскому министру с предложением разместить в Адмиралтействе временный храм для прихожан Исаакиевского собора. Место для этого храма было определено там, где Захаров спроектировал вторую парадную лестницу напротив только что отстроенного архитектором О. Монферраном дома Лобанова-Ростовского. Монферрану же и поручили разработать проект новой адмиралтейской церкви, её устройством занялась Комиссия по построению Исаакиевского собора.
Сюда из старого Исаакиевского собора были перенесены престол, иконостас с царскими вратами и прочая утварь. Интерьер украсили 26 белых ионических колонн. Временная церковь настолько понравилась Александру I, что император распорядился её не закрывать и передать в Адмиралтейское ведомство. 12 декабря 1821 года главный придел церкви освятили в честь покровителя моряков Спиридона Тримифунтского, а второй - во имя Исаакия Далматского. Главными образами здесь стали образы Святых Константина и Елены в серебряном окладе, старинный образ "Коронование Божией Матери", большой образ святителя Николая Чудотворца. В этой церкви молились при закладке и спуске кораблей.
По повелению императора Александра II с 27 октября 1858 года церковь Святого Спиридона Тримифунтского стали именовать собором.
Через год его фронтон украсил крест на шаре, сделанный по рисунку И. К. Риглера. Он же в 1763 году создал здесь каменную звонницу с шестью колоколами.
Появление внутри Адмиралтейства уже собора, а не церкви, сыграло свою роль. Скульптурное убранство Адмиралтейство в начале 1860-х годов всё-таки не устояло перед его натиском. Главным инициатором расправы над языческими божествами стал главный священник армии и флота В. И. Кутневич. Благодаря его активным действиям Александр II наконец-то пошёл на поводу у церкви и приказал уничтожить скульптуры, олицетворяющие четыре континента, шесть рек и 12 месяцев. Уничтожение скульптур произошло несмотря на протесты многих известных художников, скульпторов и учёных.
Закрыт в 1920, убранство демонтировано, в помещении храма устроен актовый зал Высшего военно-морского инженерного института.
Помещение церкви святого Спиридона Тримифунтского в советское время использовалось в качестве конференц-зала.