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根據《諸羅縣志》所記：「天妃廟：…一在關渡門，原建山頂，康熙五十八年，移建山麓。」意即康熙58年（1719）時，原本興建於象鼻山山頂的天妃廟，往下移遷至山腰之間，移建的原因，推測是康熙33年臺北大地震造成的堰塞湖積水消退，從福建前來北投運載硫磺及雜貨的船舶，其停泊地碼頭的位置也隨著下移，廟宇為配合環境而隨之下移。
從現存關渡宮的石碑《關渡宮重修前殿碑記》，及大正五年（1916）〈北投公學校校長報告〉記載，清時期關渡宮曾經歷過多次的修建，如乾隆39年（1774）、47年（1782）、嘉慶17年（1812）、道光3年（1823）和光緒16年（1890）等五次，其他小規模修繕則未見記錄。
根據〈北投公學校校長報告〉的記載，乾隆46年6月因管理人鄧大鳳，以廟宇的方位不正而與庄民協議，其後決議由廟方出財產二千元，庄民捐二千四百元，在隔一年進行重建。乾隆40年代是臺灣經濟最富庶的時期，這次重建所支經費可說是清朝歷次重建最高者，使用石材也最多，捐獻者除本地人外，亦有福建及廣東籍民，今日關渡宮的基礎與規模皆由此次重建所奠定。目前關渡宮正殿，還留存鄧大鳯所立四點金石柱，就此推測鄧大鳯應為廣東籍或閩籍客家族，拜殿也留下署名「北投社弟子潘元坤、劉士損、金佳玉仝喜助」的龍柱，「北投社弟子」指的是北投地區的原住民，另有同安籍人捐獻三川門左、右兩側的龍虎堵石雕，足證此次重修是閩、粵及平埔族三大族群共同合作的成果。
嘉慶17年（1812）是為了修復此前地震損壞的部分，然因此時海盜迭起，造成海路不通，商業蕭條，百姓無錢，工程僅以修復為主。十餘年後的道光3年（1823）臺灣經歷了一次嚴重的颱風，關渡宮建築也因此受創嚴重，管理人陳愿淡等以廟產二千四百元，與庄民捐款四百元，於隔年的十月進行重修，當時的石窗和裙堵石雕仍被保留，且有「同邑太學生高國基敬奉」、「廣東饒邑鴻崗許國良敬立」、和「弟子臺長生敬奉」等落款，其中高國基、許國良為漢人，臺長生為平埔族原住民，故說明關渡宮一直是閩、粵移民及當地原住民的共同信仰廟宇。
於道光4年，是關渡宮在清朝最後一次重要修建，重建規模甚大，記載捐款人及捐款金額的石碑至今尚保留在關渡宮功德堂兩側石壁上，除了北投區居民、臺北盆地的大業戶、商號，甚至新竹、泉州郊商都熱烈捐款。
到了光緒16年雖有修復但規模較小，當年董事林煥光以廟財一千八百元及庄民捐款五百元，來修築破損及左右廂房；因光緒10年有法軍攻打淡水之役，經濟景氣受影響，修建規模比道光3年規模小。四年後的光緒20年（1894），因為甲午戰爭清朝戰敗、臺灣被割讓給日本，隔年日本派近衛師團從三貂角登陸，以武力接收臺灣，激起臺北義軍起來反抗。關渡宮因長期與官方維持良好關係，也有僧人參與抗日活動，正月23日日軍來到關渡宮進行報復行為，往廟內潑灑煤油、縱火焚燒廟宇，致百年古蹟焚毁大半。當夜八里蛇仔形高姓村民趕來搶救媽祖、觀音神像回村，藏匿於觀音山下的石壁腳，直到事平之後才又請回關渡。