В 1929 г. власти начали разрушение монастыря. 1 мая, в пять часов утра, когда безбожники стали ломать крест на куполе храма, скончалась игумения Покровского монастыря. 4 мая о. Иван Стеблин-Каменский отпел игумению в ее монастырской квартире, после чего, в сопровождении монахинь и мирян, ее гроб был перенесен на Терновое кладбище и предан земле. В том же году монастырь лишился и своего священника, о. Ивана Стеблин-Каменского, его приговорили к заключению, отправили снова на Соловки, но почти сразу вернули в Воронеж, где расстреляли 2 августа. Священник Иван Стеблин-Каменский был прославлен Русской Православной Церковью в лике священномучеников.
В советское время все церкви и другие постройки монастыря были разрушены. Сегодня его территория застроена жилыми домами.
Николаевская церковь. Деревянная церковь упоминается в 1628 г. как Дмитриевская с приделом св. Михаила Малеина. После она была переосвящена во имя свт. Николая. Сколько раз церковь перестраивалась – неизвестно. Последняя деревянная церковь сгорела в пожаре 1703 г., и на ее месте в 1712–1720 гг. была построена уже каменная церковь. 16 октября 1749 г. был освящен придел во имя св. Дмитрия Мироточивого. В 1788 г. расписаны стены и поновлен иконостас. Эта церковь была одной из самых богатых в городе, она, одна из немногих, имела отдельно стоящую колокольню.
В первой половине XX в. Николаевская церковь, наряду со многими другими храмами, оказалась захваченной обновленцами, а после закрытия Митрофанова монастыря и Смоленского Троицкого собора, осталась их последним оплотом. В 1940 г. власти закрыли и эту церковь, правда, ненадолго. В начале февраля 1942 г. митрополит Сергий (Старогородский) благословил открытие этого единственного в Воронеже храма, ставшего, по сути, кафедральным. 13 февраля первое богослужение в ней совершил протоиерей Павел Беляев. Но в том же году, при оккупации правобережного Воронежа, церковь снова была закрыта. Здание ее пострадало, были разбиты два яруса колокольни. Богослужения возобновились в мае 1943 г. Тогда в храме служил епископ Паисий, в миру Алексей Образцов, уроженец Воронежа.
По ходатайству верующих, в январе 1944 г. было разрешено совершить крестный ход на реку, для водосвятия.
К концу 1940-х гг. в Воронеже открылись еще две церкви – Казанская и Покровская церкви, последняя получила статус собора. С 1959 г. и до конца своей жизни, настоятелем Никольского собора был протоиерей Алексей Поярков (1888–1970).
В 1945 г. скончался Первый послевоенный архиепископ Воронежский и Острогожский Иона (Орлов) и был погребен за алтарем кафедральной Никольской церкви.
В 1988 г. были заново расписаны интерьеры