После революции Исаакиевский собор был разорён. В 1922 году из него было изъято 45 кг золотых изделий, более 2 тонн серебряных украшений. В 1928 году службы прекращены. 12 апреля 1931 года в соборе был открыт один из первых в Советской России антирелигиозных музеев.
Во время Великой Отечественной войны сильно пострадал от бомбёжек и артобстрела, на стенах и колоннах местами сохранены следы от снарядов. В соборе во время блокады хранились экспонаты музеев из пригородов Ленинграда, а также Музея истории города и Летнего дворца Петра I.
С 1948 года функционирует как музей «Исаакиевский собор». В 1950—1960-е года проведены реставрационные работы. На куполе устроена смотровая площадка, откуда открывается великолепная панорама центральной части города. Внутри храма был установлен маятник Фуко (в настоящее время демонтирован), который благодаря огромной длине наглядно демонстрировал вращение Земли.
В 1990 году проведена первая церковная служба, в настоящее время они проходят регулярно по праздникам и воскресным дням.
Собор находится в ведении Государственного музея-памятника «Исаакиевский собор».
Современные иерархи Русской Православной Церкви не стали выделять крупнейшее храмовое сооружение в городе, как главное. В настоящее время Исаакиевский собор не является кафедральным собором Петербургской митрополии.
По мнению профессора Санкт-Петербургского политехнического университета Валерия Голода, в 2000-х годах «с механической точки зрения состояние собора аварийное. Запас прочности иногда бывает от двукратного до шестикратного. Но какая часть из этого запаса исчерпана, а какая продолжает держать конструкцию? Закрывать глаза на это нельзя».
Интересные факты
Для храма была изготовлена новая гробница. Она была изготовлена по образцу гробницы Храма Спаса-на-Сенной (автор — известный ювелир Ф. А. Верховцев).
Знаменитый немецкий живописец на стекле Макс Айнмиллер создал для собора запрестольный витраж высотою в 9,5 м.
В интерьере использованы шунгит и алевролитовый сланец, единственные месторождения которых находятся в Карелии (Россия).
Длительный срок строительства собора (40 лет) современники Монферрана объясняли тем, что некий прорицатель предсказал архитектору смерть сразу после окончания строительства Исаакиевского собора. Поэтому архитектор не спешил со строительством. Монферран действительно прожил чуть меньше месяца после освящения собора.
В 1879 году И. Н. Полисадов основал Общество проповедников для кафедры Исаакиевского собора — первое общество такого рода в столице.
3 сентября 1991 года Банк СССР выпустил в обращение памятную монету номиналом 50 рублей с изображением Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге в серии «500-летие единого Русского государства». Монета изготовлена из золота 999 пробы тиражом 25000 экземпляров и весом 7,78 грамма.