擴建成兩殿式規模的朝天宮在乾隆五十一年（公元一七八六年）的林爽文抗清事件中，可能遭到戰火破壞，至嘉慶初年乃有重修之舉。不過朝天宮沿革史上最大的一次擴建，為咸豐五年十月至九年三月的大修建。此次擴建為四進殿宇，前殿為三川殿，正殿為媽祖殿，第三殿為觀音佛祖殿，第四殿為聖父母殿，左右為三界公殿及文昌殿。據朝天宮保存之志書史料所載，此次大修之石料及木材皆購自福建，木匠為林天賜，土匠為張旺，石匠為莊奇。在臺灣清代寺廟史上，能將主事的匠師姓本記載下來的可謂鳳毛麟趾。

清末光緒二十年（公元一八九四年），北港街不幸大火，市街幾成灰燼，但朝天宮未遭燒失，只有前殿被焚毀。第二年乙未割臺，日本開始統治臺灣。日據初年，因兵馬倥傯，未立即修復。至光緒三十一年（公元一九○五年），因嘉義發生大地震，朝天宮大殿遭到破壞，地方士紳乃倡議大改建，勸募捐款來源遍及全臺，計募得七萬九千餘元，此次為繼清咸豐年間以來較大規模之重修。當時聘請全臺最負盛名的大木匠師陳應彬主持，從一九○八年動工，至一九一二年初歷經三年餘才完成。這次改築前殿、龍虎門及正殿，並將廟宇四周以石欄杆圍起，完成了朝天宮最後的格局。木匠陳應彬為清末民初臺灣最傑出之匠師，朝天宮在二十世紀初的修建，為其一生最具代表性的作品，他的建築技巧及形式風格皆表現於三川殿之樑架斗拱及龍虎門的八角藻井之中。靈活運用的螭虎栱尤為其最主要的特色。自一九一二年完成的大修之後，朝天宮的規模格局已定型，近代只作局部之修理及增添。一九六三年改築正殿屋頂，增高為樓閣式。一九六四年聘彰化永靖名匠江清露重修三川及正殿屋脊剪黏，江氏為清末名匠洪坤福之傳人，工巧藝精，人物花鳥栩栩如生。