1814年，英美第二次战争时，英军曾一度占领华盛顿，放火焚烧了白宫和国会大厦等重要的国家机构。国会大厦连接南北两翼的木制走廊整个被烧毁，幸好当夜一场铺天盖地的大雨，才没使整幢大厦化为废墟。1815年2月15日，国会拨款50万美元用于修复和续建国会大厦。重建的国会大厦放弃了原来的木制结构，采用了更为坚固防烧的大理石作为建筑材料。
19世纪中叶，随着美国的进一步发展扩大，参、众两院议员人数也急剧增加，国会大厦原来的会议厅已经不能满足需要了。于是，1851年国会大厦又在南北两翼扩建了会议大厅，使得众、参两院可以分别使用，结束了联席开会的情况。并且扩建工程还将原来大厦中央大厅的圆顶增高扩大，仿照万神庙的形式，改造成钢铁结构，外部再环以典雅的立柱，使得中央圆顶更为气派非凡、典雅高贵。1857年，众议院的建筑完成了，参议院于两年后完成。