Data przyjęcia unii przez parafię sokołowską nie jest dokładnie znana. Mogło to nastąpić w 1616, gdy odnowiono akt fundacji cerkwi, zaś w nowym zapisano, iż stary zaginął. Inną przywoływaną datą jest rok 1614. W 1621 proboszcz parafii sokołowskiej zdecydował się na powrót do prawosławia, czego przyczyny również nie są znane. W roku następnym księżna Elżbieta Radziwiłłowa powiększyła uposażenie cerkwi. Z dokumentu Bogusława Radziwiłła z 1653, potwierdzającego nadania jego przodków dla parafii, wynika, że świątynia nadal pozostawała prawosławna i należała do metropolii kijowskiej Patriarchatu Konstantynopolitańskiegored. G. Ryżewski, Sokołów Podlaski. Dzieje miasta i okolic, Krajowy Ośrodek Badań i Dokumentacji Zabytków, Białystok-Sokołów Podlaski, s. 271.. Możliwe jest, że cerkiew w Sokołowie przeszła do Kościoła unickiego dopiero po 1664, tj. gdy prawo patronatu nad nią objęła, w związku z nabyciem od Bogusława Radziwiłła miejscowych dóbr, rodzina Krasińskich. Z zachowanego protokołu wizytacji kanonicznej z 1726 wynika, że świątynia była już unicka. W protokole opisano ją jako budowlę „do szczętu zgniłą”, krytą zniszczonym gontowym dachem, z wolno stojącą dzwonnicą. W cerkwi nadal znajdował się ikonostas z pięcioma ikonami w rzędzie namiestnym oraz rzędami proroków i apostołów.