1945년 12월 24일, 다카시 나가이와 그의 친구들은 잔해 속에서 두 개의 종 가운데 더 작은 하나를 발견하였는데, 그것만이 온전히 남아 있었다. 그들은 이를 임시로 만든 구조물에 매달아 그해 성탄 전야 저녁에 울리게 하였다. 이 일화에서 나가이는 자신의 첫 번째 책 제목인 『나가사키의 종』을 얻었다.

이 성당은 다카시 나가이와 우라카미 주민들이 즉시 재건에 착수한 첫 번째 사업 가운데 하나였다. 1960년대에 이곳은 나가사키 교구의 대성당이 되었다.

대성당에는 오늘날에도 이른바 ‘폭격당한 성모’의 머리상이 보존되어 있으며, 그 뒤에는 감동적인 이야기가 있다. 높이 2미터의 원목으로 된 무염시태 성모상은 이탈리아에서 제작되었거나 혹은 스페인에서 제작된 것으로 추정되며, 1929년 스페인 대사 D. 울리바리(D. Ulibarri)가 나가사키의 그리스도인 공동체에 기증하였다. 이 성상은 대성당의 제대 위에 모셔졌고, 1945년 8월 9일 폭발과 함께 건물 전체와 더불어 큰 충격을 받았다. 그해 10월, 우라카미 출신의 일본군 병사이자 가톨릭 사제였던 가에몬 노구치 신부는 교회의 잔해 속에서 기도하며 눈에 보이는 유물을 찾기를 희망하였고, 비록 훼손되었으나 유일하게 온전히 남아 있던 성모상의 머리를 발견하였다. 그는 그것을 일본 북부 홋카이도 하코다테에 있는 자신의 트라피스트 수도원으로 가져가 30년 동안 보관하였다. 1975년 가에몬 노구치 신부는 나가사키로 돌아와 성모상을 돌려주었고, 이를 자신의 사촌이자 다카시 나가이의 절친한 친구이자 전기 작가였던 야키치 가타오카 교수에게 전달하였다. 더 적절한 보관 장소가 마련되지 않았기 때문에 그는 15년 동안 준신 다이가쿠 단키 대학에 이를 보관하였다. 1990년, 이미 나가사키 대성당이 된 우라카미 교회의 본당 신부 다케시 가와조에는 이 발견의 이야기를 알고 싶다는 뜻을 밝혔고, 이에 노구치 신부는 교회에 편지를 써 그 경위를 설명하였다. 이 사실을 알게 된 가타오카 교수는 유물을 교회에 반환하였고, 교회는 이를 대성당 사제관에 보관하였다. 2005년 원자폭탄 투하 60주년을 맞아 본당은 성당 남쪽 트랜셉트를 ‘폭격당한 성모’의 머리를 모시기 위한 특별한 경당으로 개조하였다. 2019년 11월 24일, 프란치스코 교황은 일본 사목 방문 중 이 경당에서 미사를 집전하였으며, 오늘날에도 이곳에서 공경을 받고 있다. ‘폭격당한 성모’는 평화의 상징으로서 전 세계 여러 곳에서 정기적으로 행렬에 모셔지고 있다.