Az 1886-ban felszentelt nagytemplom persze később is átesett némi átalakításon. 1899 végén ide is bevezették a villanyvilágítást, 1931-ben megnagyobbították a sekrestyét. A harmincas évek közepén kívülről javították a templomot, s 1937-ben Leszkovszky György (1891–1968) festőművész elkészítette a templom felajánlását ábrázoló freskót. A homlokzaton, a kapu felett elhelyezett képen Krisztus és a magyarok Nagyasszonya látható, valamint a nekik hódoló plébános, a polgármester és a lakosság képviselői. (A festmény előtti homlokzati díszerkélyt csak ritkán, igen jeles eseményeknél használják.) A templom belső festése szintén Leszkovszky műve. 1938-ban, a Szent István-év alkalmából a déli falon a Szent István-kutat is elhelyezték.

A kaposvári székesegyház belső tere (fotó: Gilicze Tamás)

1915. január 1-jén a főtéren, a nagytemplom előtt ünnepélyesen felállítottak egy zsákmányolt orosz ágyút és egy gépfegyvert. Az első világháború idején ágyúöntés céljából elvitt harangokat 1924-ben pótolták.

1958-ban a Fővárosi Hangszerkészítő Vállalat Orgonaüzeme építette meg az új orgonát. 1969-ben is felújították a nagytemplomot, s az áldoztatórács lebontásával 1977-ben új liturgikus teret hoztak létre. 1977 augusztusában Kádár László Gábor (1927–1986) veszprémi püspök szentelte fel az ismét felújított plébániatemplomot.

A legnagyobb változást azonban az jelentette, hogy 1993-ban Kaposvár püspöki székhely lett, s így a templom is székesegyházi rangot kapott. Az ezredfordulón felépült a keresztelőkápolna, s 2001. december 9-én a székesegyház mellett állították fel az ország egyetlen zenés betlehemét. (A fából készült szobrokat Horváth-Béres János készítette.)

A főtéri templomban a három évszázad során túlnyomórészt rátermett, jó papok szolgáltak. Ilyen volt például Hosszú Márton vagy Ujváry Ferenc a 19. században, Hoss József, Kis Jenő György, Babics Endre vagy Longauer János Imre a 20.-ban. A templomépítő papok emléktábláját 2003 májusában avatták fel a székesegyház nyugati falánál.

A templom 19. századba nyúló „függetlenségi hagyományai” amúgy a 20. században is folytatódtak. 1908-ban március 15-én mutatták be az akkor még új orgonát (az egyházi vegyes kar is ezen a napon lépett fel először), s a szovjet csapatok kivonulását, a magyar függetlenség napját 1991. június 30-án szintén kamarahangversennyel ünnepelték a nagytemplomban…