Poté, co byl výnosem císaře Josefa II. ke dni 18. března 1782 zrušen klášter cisterciaček, následoval roku 1783 císařův příkaz augustiniánům u sv. Tomáše k přesídlení do opuštěného a zchátralého kláštera na Staré Brno. V následujícím roce tam přibyli ještě řádoví bratři ze zrušeného kláštera v Jevíčku.
Augustiniáni si na Staré Brno vzali většinu vybavení z interiérů svého původního svatotomášského kláštera. Ten byl však větší a jako opatský klášter byl přirozeně funkčně zcela odlišně uspořádán, než tomu bylo v ženském cisterciáckém konventu.
Nově příchozí augustiniáni tedy museli klášter rozšířit a upravit pro své vlastní potřeby. Aby k tomu získali potřebné finanční prostředky, prodali značnou část svého hospodářského majetku a začali pracovat na projektu nového rozšíření kláštera. Roku 1797 vypracoval základní návrh na využití původních staveb v klášterním areálu a na výstavbu nových částí inženýr a představený zemského stavebního úřadu Carl Jacobi von Eckholm. Jacobi uvažoval o zboření celého starého ambitu s původním refektářem, a naopak o rozšíření konventu o nové prostory. Nakonec však byl zvolen poněkud odlišný projekt brněnského zednického mistra Jana Amona. Ten navrhl výstavbu nejdůležitějších sálů kláštera přibližně se shodnými rozměry, jaké měly na původním místě. Jeho projekt byl v letech 1797—1806 uskutečněn.
Plán přestavby starobrněnského kláštera od Carla Jacobiho z roku 1797
Přáním augustiniánských objednavatelů především bylo, aby na svém novém působišti měli stejné funkční prostory, jaké opustili u sv. Tomáše. Tam vlastnili tři významné sály, zimní refektář, dále slavnostní sál (letní refektář) a knihovnu. Totéž si nechali zařídit i ve svém starobrněnském klášteře. Tak došlo ke zboření kostela sv. Anny s přilehlým špitálem. Na jeho místě byla podle projektu Jana Amona ke starému konventu přistavena novostavba prelatury, která obsahovala obdobně zimní refektář, knihovnu, tzv. „horní“ refektář, a navíc v dalším konventním křídle rovněž alumnát pro mladé hudebníky a v horních částech opatské (prelátské) pokoje. Z hřebene střechy nové budovy vyrůstá hodinová vížka, datovaná 1805. Valeně zaklenutý spodní refektář vyzdobili do současné podoby roku 1910 secesními štukami pražští sochaři Karel Novák a Josef V. Pekárek. Plochostropý sál knihovny v patře s novobarokní výmalbou má stěny obklopeny honosně provedenými knihovními regály a výzdobou, přivezenými sem z bývalého kláštera u sv. Tomáše.
Výrazně zasáhli augustiniáni také do kostela. Při svém původním kostele měli augustiniáni dvě zařízené sakristie (kněžskou a opatskou). Oddělením boční lodě si mohli podobné sakristie zařídit i nyní ve starobrněnském kostele. Proto nechal Jan Amon zazdít roku 1790 arkády mezi hlavní a jižní boční lodí; tím vznikly dvě nové sakristie a depozitář. Sakristie vybavili augustiniáni přivezeným nábytkem, pocházejícím z vlastní dílny, vedené ve čtyřicátých až šedesátých letech 18. století známým Bernardem Stettnerem. Do prelátské sakristie umístili soubor bohatě zdobený figurálními a ornamentálními intarziemi, pocházejícím rovněž z dílny Bernarda Stettnera.
V západní části hlavní lodi vyboural Jan Amon v roce 1790 chór sester, sahající až k příčné lodi a nahradil jej jen mělkou hudební kruchtou.
Pro plánovaný oltář pod původní kruchtou v severním křídle příčné lodi, která vznikla ještě za cisterciaček, byla roku 1804 pořízena socha Piety od Schweigela a byl zde zřízen oltář Bolestné P. Marie.
Augustiniáni pozměnili také prostor v chrámovém presbytáři. Pro získání prostoru byl odstraněn barokní memoriální náhrobek královny Alžběty Rejčky a na místo původního cenného hlavního oltáře, který byl zabaven císařskými úředníky, byl umístěn stříbrný oltář s Černou Madonou, který si augustiniáni přinesli z kostela sv. Tomáše.
V roce 1793 byla silueta Panny Marie, která zdobila vrchol zvonice, nahrazena pozlaceným železným křížem, vysokým téměř jeden sáh.
Pro plánovaný oltář pod hudební kruchtou v severním křídle příčné lodi, která vznikla ještě za cisterciaček, byla roku 1804 pořízena socha Piety od Schweigela a byl zde zřízen oltář Bolestné P. Marie.
Augustiniáni pozměnili také prostor v chrámovém presbytáři. Byl odstraněn barokní memoriální náhrobek královny Elišky Rejčky a na místo původního hlavního oltáře, který byl zabaven císařskými úředníky, byl umístěn cenný stříbrný oltář s Černou Madonou, který si augustiniáni přinesli z kostela sv. Tomáše, a vytvořili tak působivou dominantu chrámové osy.
Roku 1836 byl kostel pro připravované oslavy 100. výročí korunovace milostného obrazu uvnitř vyspraven, svatostánek s příslušenstvím na hlavním oltáři byl odborně očištěn. Pro každý ze 7 bočních oltářů byl pořízen litinový pobronzovaný kříž a 4 svícny. Dveře hlavního vstupu na jižní straně byly posunuty k vnějšímu líci zdiva a portál byl upraven do gotického tvaru. Tyto vnitřní opravy trvaly od 24. května do konce září a farní bohoslužby se zatím konaly v kostele Milosrdných Bratří. Dne 2. října 1836 byl kostel slavnými bohoslužbami opět otevřen pro veřejnost. (Wolný)
Změna se ovšem dotkla také bývalé budovy proboštství. Tam bylo v přízemí umístěno obydlí správců farnosti a kaplanů, v patře bylo převorství a část prelatury.
V 19. století pokračovaly v klášteře jen dílčí úpravy. Ty se nejprve dotkly budovy za prelaturou s obydlími seminaristů v přízemí a proběhly úpravy původního rajského dvora s někdejší kapitulní síní a křížovou chodbou, kde bylo umístěno hospodářské zázemí kláštera, byla zde zřízena lisovna, několik stodol a stájí. Tato adaptace, probíhající postupně v letech 1824–1848, je zvěčněna kamenným erbem opata Cyrila Františka Nappa s letopočtem 1848 nad vstupní branou do křížové chodby.
Znak opata Cyrila Františka Nappa nad vjezdem do „rajského dvora“
Roku 1867 se opravovaly na vnějšku kostela architektonické články poškozené povětrností.
K hlavní rekonstrukci gotického chrámu došlo v letech 1885-1903. Stalo se tak ve dvou na sebe navazujících etapách: nejprve v letech 1885—1891 pod vedením architekta Augusta Prokopa, vyznavače novogotického purismu a stavitele brněnského dómu byla provedena oprava kamenických prvků a fasády kostela, doplnění všech chybějících kružeb na oknech, výstavba kamenné balustrády s chrliči pod štítem hlavního průčelí místo původní římsy, úprava zadního vchodu do kostela, obnova cihelných fiál na štítu západního průčelí. Dále byla odstraněna zídka zahrádky u jižní strany kostela a brána do zahrady u apsidy kláštera, prostory mezi pilíři byly uzavřeny kovanou mříží. Nad severní kaplí mezi příčnými loděmi byla vybudována oratoř a na jižní stranu kostela přistavěny další sakristie. V roce 1887 bylo restaurováno hlavní průčelí, původní portál byl nahrazen novým „gotickým“ se stylovými vraty. Kamenické práce podle návrhu Augusta Prokopa provedla brněnská firma Johanna Tomoly, dubová vrata vyrobil starobrněnský truhlář a kostelní hospodář Johann B. Rudisch. Ozdobné kování včetně reliéfních železných desek výplní vrat zhotovil zámečník Carl Kerl z Jihlavy. V tympanonu nad vchodem bylo v roce 1889 umístěno dřevěné sousoší Korunování Panny Marie od Aloise Winklera z Innsbrucku a roku 1891 byly umístěny na nároží balustrády sochy andělů od brněnského sochaře Antona Dimy.
Při druhé etapě v letech 1886-1903 pod vedením vídeňského architekta Richarda Jordána byl obnoven interiér baziliky. V letech 1886–1894 byla pro kostel v uměleckém závodě Neuhauser & Jele v Innsbrucku zhotovena malovaná okna. Roku 1890 bylo na bočních stěnách zadní části hlavní lodi umístěno 14 zastavení křížové cesty, autorem těchto dřevořezeb z limbového dřeva je Johann Grissemann z Imstu. Roku 1901 byla postavena nová hudební kruchta; oproti pozdně barokní Amonově hudební kruchtě z roku 1790 byla rozšířena a částečně tak byl rekonstruován původní chór cisterciaček.
V roce 1902 byla provedeno elektrické osvětlení kostela i kláštera brněnskou firmou Bartelmus, Donát a spol.
V letech 1899 – 1902 probíhala výmalba interiéru chrámu podle kresebného projektu Richarda Völkela z roku 1897. Ornamentální výzdobu chrámu v novogotickém duchu provedenou pomocí šablon provedl dvorní dekorační malíř Josef Kott z Vídně. Ve slepých gotických oknech i na stěnách jsou v kruhových medailonech freskové obrazy světců.
Secesní výmalba chrámu z roku 1902
Všechny tehdejší práce skončily rokem 1903, kdy byla do kostela položena nová mramorová dlažba.
Svratecký náhon obtéká areál kláštera – foto J. Kunzfeld, 1896
Svratecký náhon na Pekařské, v pozadí brána kláštera – foto J. Kunzfeld, 1896
