Reformas - O início do século XX levou as principais características da antiga igreja barroca, começando pelos túmulos que ainda hoje existem sob o piso em mosaico de mármore da igreja - obra que foi terminada em 24 de julho de 1905, quando se retirou o madeiramento para atender às exigências da Comissão Sanitária de Santos.

Esta, para extinguir todas moléstias causadas pela falta de higiene, combateu todas as formas de insalubridade nas construções públicas ou civis, implantando novos costumes nos meios urbanos, mais voltados para a modernidade, e livres dos mosquitos, ratos, baratas, pulgas, carrapatos e suas doenças, inclusive sujidades diversas.

Durante 18 anos, foi matriz provisória, de 20 de maio de 1906 até 30 de setembro de 1924, por haver sido demolida a antiga matriz da Praça da República. Quando se tornou possível ocupar o novo prédio da Catedral da Praça José Bonifácio, foi feita grande procissão que conduziu o Santíssimo sob o pálio e os santos em seus andores até a atual Catedral Diocesana. Logo após, receberia a cidade seu primeiro bispo, dom José Maria Parreira Lara (1925/1934).

A Igreja do Rosário também teve a honra de ser elevada a Sé Episcopal provisória de novembro de 1938 a 25 de janeiro de 1939, quando se fez o atual piso com mosaico de granito picado na Catedral de Santos, por ocasião do centenário de elevação de Santos à categoria de município, sendo o segundo bispo diocesano d. Paulo de Tarso Campos (1934/1941).

Muito ligada à I.N.R.S. estava a figura do saudoso d. Idílio José Soares (1943/1966), terceiro ordinário da Diocese de Santos. Outro sacerdote importante foi Mons. Luiz Gonzaga Rizzo, falecido em 25 de março de 1952, sendo sempre cuidadoso com a casa de Deus, inclusive impedindo a venda e demolição da mesma.

Recuo e novas reformas - Ocorreu de 1928 a 1930 a demolição dos altares de madeira, para a aquisição dos novos feitos em mármore importado inclusive o altar-mor. Segundo contava Matilde das Neves (que faleceu em abril de 1999 aos 92 anos e confirmava essa história com sua mãe), os antigos altares de madeira foram destroçados a machado e vendidos em pedaços para os fogões domésticos, que eram a lenha.

Na visão dos antigos, a matriz não poderia funcionar em altares tão simples e com cupins, para as funções religiosas - era o pensamento de uma época que fez desaparecer os lindos altares barrocos com seus simples adornos representativos da arte do litoral paulista.

Como foram feitos apenas dois altares laterais, foram colocadas dez peanhas para as outras imagens restantes dos antigos altares laterais, que eram quatro, cada um com três devoções (ou imagens de santos).

Nessa mesma época foram as paredes cobertas de pinturas, contendo cinco medalhões de cada lado com a efígie dos apóstolos, merecendo apenas S. Pedro e S. Paulo, pela sua importância, serem representados próximos ao arco por inteiro. Dessas pinturas restou apenas o Divino Espírito Santo no presbitério, a glória ao Santíssimo sobre o arco e as pinturas dos apóstolos de corpo inteiro, pois as paredes de algumas igrejas do período colonial não eram compatíveis com pinturas, fazendo com que as mesmas se estragassem rapidamente, razão de ser comum o uso de quadros em muitas delas. As da igreja duraram pouco mais de 30 anos. Posteriormente, chegaria a vez do forro ser decorado com vários brasões e monogramas e a figura da Virgem do Rosário com vários puttos.

Contava a igreja com dois altares colaterais que seguiam o estilo neo-gótico até então em moda, e que tinham lugar para três imagens de santos, não havendo informações precisas se foram construídos no final do século XIX ou no início do século XX, para atender às diversas irmandades (que, vindas da Matriz, precisavam de um altar para seus santos padroeiros), às celebrações de missas compromissais, ou concelebrações em dias de festa. Esses altares existiriam até 1930, quando curiosamente um deles foi aproveitado e levado para a capela de Nossa Senhora das Graças de Itapema, sendo aproveitado na segunda igreja e finalmente desapareceu com a construção da terceira igreja, hoje matriz.

Em 1935 foi recuada a fachada, para alinhar a Rua do Rosário e atual João Pessoa, perdendo 110,37 m² de frente (afirmando alguns na verdade ser a perda de 3 metros), e o antigo formato colonial com o monograma no frontão, onde se viam as iniciais de I.N.S.R. (Irmandade Nossa Senhora do Rosário), entrelaçadas dentro de um medalhão e encimadas por uma coroa real. Foram rapidamente postas abaixo as suas paredes de cinco palmos de espessura, o batistério e a entrada fronteira (que ficava debaixo da torre, pois a porta principal era fechada por pesada tranca, como era o comum nas igrejas coloniais).

Nessa época, a cidade começava a querer se livrar de tudo que não estava de acordo com as normas de modernidade e urbanização então em voga na capital (Rio de Janeiro), que preconizavam como ideais as ruas largas e as construções modernas, sem insalubridade.

Logo depois de surgir a energia elétrica em Santos, foi ela em 1909 instalada no Rosário e, durante as festas do Natal e Ano Novo, passou a ser uma tradição da igreja, mantida até nossos dias, estar com sua fachada toda enfeitada por lâmpadas coloridas, o que possivelmente no passado era feito em menor escala com copos de vidro coloridos, azeite e lamparinas, sendo isso comum em todo o Brasil.

A lateral da igreja foi o local que abrigou a antiga Escola Internacional do professor Tarquínio da Silva para crianças pobres e também residência do vigário, pois se dividia em primeiro andar e térreo, com vários cômodos. Foi demolida em 1941 e reconstruída em 1944, quando voltou a ser ocupada pela provedoria e demais usos da irmandade, registrando-se aí o desaparecimento de alguns fragmentos de altar que abrigavam, com sua forma de oratório, as imagens de Santa Catarina a Mártir e Nossa Senhora da Piedade, que mais tarde foram colocadas para a veneração pública devido à devoção dos crentes.

Outro elemento que desapareceu, ao ser colocada uma placa comemorativa em bronze, foi uma porta lateral existente entre a entrada da rua que fica debaixo da torre e a nave da igreja, era essa porta usada para o acesso dos irmãos e sacerdotes, que passavam do consistório para o interior da igreja, quando eram celebradas as missas dominicais, de compromisso e dias de festa. Ainda resta o vão dessa porta inserida na parede, que fica na referida entrada, encostada à nave.