Swoją obecną – nietypową – pięcionawową architekturę kościół zawdzięcza ks. Anzelmowi Noniewiczowi, który dobudował dwie nawy boczne i dwie duże kaplice. Rozbudowa odbyła się w dość ryzykowny sposób – w każdej z bocznych kamiennych ścian wybito cztery duże łuki. Nowe nawy wybudowano z cegły Do każdej prowadzą szerokie drzwi. Na dachu pod portalami naw bocznych umieszczono figury czterech ewangelistów. Z tyłu kościoła dobudowano zakrystię. Rozbudowa kościoła dobiegła końca w 1904 roku.

W 2007 roku parafianie wspominali 100. rocznicę śmierci ks. Anzelma Noniewicza. Był on jednym z najwybitniejszych dziekanów dekanatu sokólskiego (posługiwał się sześcioma językami obcymi). Należał do Zakonu Trynitrarzy. Po kasacji zakonu pracował w Wilnie jako ksiądz diecezjalny, potem został przeniesiony do Sokółki. Pochowano go w podziemiach kaplicy Matki Bożej Różańcowej, którą zbudował w trakcie powiększania świątyni.

Na sklepieniu głównej nawy znajdują się obrazy 12 apostołów. Namalowano je w czasie, kiedy proboszczem był ks. Antoni Songaiło. Zadbał on również o pokrycie dachu kościoła nową blachą, a naw bocznych- blachą miedzianą. W tym czasie przerobiono hełmy na wieżach kościoła. Zlikwidowano sygnaturkę między wieżami, zastępując ją krzyżem. Sygnaturkę umieszczono na szczycie kościoła od zakrystii. Proboszcz sprowadził również stacje Drogi Krzyżowej i kupił nową ambonę. W 1920 roku zmniejszył się zasięg parafii, ponieważ oddano do użytku kościół w Startej Rozedrance. Po sprzedaniu części gruntu parafialnego pod budowę Urzędu Gminy w 1926 roku, parafia zakupiła trzy kościelne dzwony:

1. Św. Jerzy – o wadze 187 kg, z napisem „Memento Domine secerdotum parocianorumqve socolscensis ecclesiae”;
2. Św. Michał – o wadze 412 kg, z napisami „Przypominaj nam Ojców naszych wiarę i narodu naszego dzieje stare” oraz „Królowo Korony Polskiej, módl się za nami”;
3. Św. Antoni – o wadze 819 kg z napisem „Rosjanie nas zniszczyli, lecz ofiarność parafian sokólskich nas znów ufundowała”.

Kolejnym proboszczem sokólskiej parafii był ks. Józef Marcinkiewicz,. W czasie sprawowania przez niego funkcji proboszcza, wykuto w szczytowej ścianie kościoła dwa duże okna. Dzięki temu poprawiło się oświetlenie głównego ołtarza. W kruchcie wykonano duży krucyfiks z kropielnicami. W ołtarzu głównym zamontowano nowy, ruchomy obraz św. Antoniego, namalowany w Wilnie. Powtórnie odlano największy dzwon, gdyż pierwotny pękł. Podczas działań wojennych świątynia i budynki parafialne nie ucierpiały.

W tych czasach udało się zelektryfikować kościół, a po wyzwoleniu Sokółki w 1944 roku pomalowano świątynie na zewnątrz. W oknie dzwonnicy wstawiono figurę Matki Bożej, a od strony kościoła – płaskorzeźbę modlącego się św. Andrzeja Boboli . W latach 50-tych wstawiono jednolite ławki dębowe, wymieniono organy na nowe o pneumatycznej konstrukcji, 25 głosowe. Wstawiono jaśniejsze witraże. Położono nową polichromię i posadzkę z terakoty. Pokryto kościół nową blachą. Uroczyście obchodzone było 1000-lecie Chrztu Polski. Wydarzenia z 1966 roku upamiętnia wysoki krzyż ustawiony na skwerze przed kościołem.

Po ks. Marcinkiewiczu, w 1978 roku proboszczem parafii został ks. dziekan Tadeusz Kalinowski. Całkowicie przebudował on schody do kościoła. Dzięki czemu wyeksponowano frontową elewację świątyni. W środku, przy bocznych ścianach zamontowano dębową boazerię i wstawiono sześć nowych, dębowych konfesjonałów. Elewacja została odnowiona i pokryta nakrapianym tynkiem. Na początku lat 80-tych XX wieku na frontonie kościoła ułożono mozaikę Matki Bożej Ostrobramskiej – Matki Miłosierdzia, patronki diecezji wileńskiej. Poświęcił ją ks. kardynał Henryk Gulbinowicz. W 1988 roku wykonano ogromną i kosztowną pracę odnowienia polichromii wewnątrz kościoła.

Kościół pw. św. Antoniego Padewskiego w Sokółce posiada cenną relikwię. Jest nią Obraz Miłosierdzia Bożego znajdujący się w bocznym ołtarzu. Obraz jest ściśle związany z osobą bł. ks. Michała Sopoćko, spowiednika św. Faustyny Kowalskiej. Na prośbę ks. Sopoćki, artysta z Krakowa Ludomir Ślendziński namalował dwa obrazy Miłosierdzia Bożego. Jeden z nich miał być przekazany dla Ojca Świętego, a drugi – dla Episkopatu Polski. Malowidła nie dotarły jednak do swoich adresatów. Jeden trafił do katedry w Białymstoku, natomiast drugi ? do sokólskiego kościoła.

Od 1 grudnia 2002 roku proboszczem parafii św. Antoniego jest ks. Stanisław Gniedziejko, który przybył do Sokółki z Krypna w 1998 roku. Od tego czasu prowadzone są intensywne prace remontowe i porządkowe w kościele i jego otoczeniu. Blacha na dachu świątyni została wymieniona na miedzianą, przeprowadzono remont elewacji i muru otaczającego świątynię, założono deszczówkę wokół kościoła, wymieniono nagłośnienie wewnętrzne i wyremontowano organy, przebudowano dom katechetyczny na plebanię, powstał też nowy parking. Dużym wyzwaniem inżynierskim była wymiana starej drewnianej konstrukcji dzwonów. Po jej zakończeniu przy dzwonach został zamontowany napęd elektroniczny i kuranty, które wygrywają pieśni religijne „Kiedy ranne wstają zorze” i Apel Jasnogórski.

W 2008 r. w parafii miało miejsce uznane przez Kościół wydarzenie eucharystyczne. Na upuszczonym z puszki komunikancie pojawiła się plama przypominająca krew. W 2009 r. abp Edward Ozorowski podniósł kościół św. Antoniego do rangi kolegiaty i powołał Kolegiacką Kapitułę Najświętszego Sakramentu, której charyzmatem jest troska o kult i szerzenie czci Chrystusa Eucharystycznego. Powołana do zbadania zjawiska komisja kościelna, po zapoznaniu się z wynikami analiz przeprowadzonych przez patomorfologów z Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku orzekła, że „wydarzenie z Sokółki nie sprzeciwia się wierze Kościoła, a raczej ją potwierdza”. W 2011 r. Cząstkę Ciała Pańskiego wystawiono do publicznej adoracji w kaplicy MB Różańcowej, a do parafii ciągle napływają świadectwa doznanych łask.