Октябрьский переворот поначалу не отразился на религиозной жизни общины Феодоровского храма. Но 1 января 1918 года Строительный комитет официально прекратил свою деятельность «вследствие текущих тяжких событий». Наш храм, как и тысячи храмов в России, не мог избежать печальной участи в условиях диктатуры пролетариата и в годы строительства социализма.
Как следует из архивных материалов, в 1920 и 1921 году при храме существовала воскресная школа для детей трех возрастных групп – от 6 до 15 лет. Монахи объединились в Александро-Невское братство, действовавшее при Лавре. Особо торжественные и важные службы в храме проводил митрополит Петроградский Вениамин.
В октябре 1926 года настоятелем храма назначили архимандрита Льва (Егорова), одного из руководителей Александро-Невского братства, активно занимавшегося духовным просвещением в трудные послереволюционные годы. Вслед за отцом Львом в собор постепенно перешла большая часть членов братства и два братских хора.
Приход просуществовал до 1932 года, когда президиум Леноблисполкома нашел церковь «удобной для Союзмолоко, в силу чего постановил церковь ликвидировать, здание передать Союзмолоко».
Отец Лев был арестован и в 1937 году расстрелян. В 2003 году он вместе с княжной Кирой Оболенской и Екатериной Арской, членами общины Феодоровского храма, также расстрелянными в 1937 году, был причислен к лику новомучеников Российских.
С 1932 года здание собора стало интенсивно перестраиваться под молокозавод. Высокое пространство верхнего храма было разделено двумя железобетонными перекрытиями, снесены купола.
Вплоть до начала 1970-х годов еще стояли пять обезглавленных купольных башен.
За несколько десятилетий здание обросло уродливыми одноэтажными пристройками почти по всему периметру первого этажа и надстройкой над западной частью здания. С фасада была сбита уникальная майоликовая мозаика Федоровской иконы Божией Матери в обрамлении родословного древа Романовых. В последние годы перед возвращением здание было доведено до крайней степени запущенности: когда-то сухой и чистый высокий подвал был заполнен многотонными массами отходов бытовой и промышленной канализации, на верхних этажах через разбитые окна гулял ветер и летали птицы.
В таком обезображенном виде здание храма-памятника было возвращено верующим.
За несколько лет до передачи храма Церкви, в 2003 году два фотографа-любителя запечатлели на фото внешние виды храма, снимая из-за забора молокозавода. Благодаря этой съемке сегодня мы можем зримо представить себе, как выглядел Феодоровский собор на исходе самой печальной страницы своей истории.