Khoảng thời gian đầu những năm 50 của thế kỷ XIX, tình hình an ninh vùng Ba Thắc bất ổn, có loạn Sana Tia và Sana Sum (tiếng Khmer - Sana có nghĩa là nguyên soái). Hai tên này nguyên là người ở Trà Khương (Sóc Trăng), chúng tập hợp được một số quân kéo đi cướp bóc khắp nơi. Chúng tấn công cả đồn Bãi Xào và vây hãm thị trấn Bạc Liêu. Cùng thời gian đó ở thôn Lạc Hoà (Sóc Trăng) lại có loạn Lâm Lâm, cũng cầm đầu một toán quân ô hợp, đi đến đâu giết người cướp của đến đấy.

Lúc đó Nguyễn Tri Phương (1800 - 1873) đang giữ chức Khâm sai Tổng thống Quân vụ Đại thần kiêm Tổng đốc của các tỉnh Gia Định, Biên Hoà, Vĩnh Long, Định Tường, An Giang và Hà Tiên đã đem quân xuống vùng Ba Thắc để tiễu trừ loạn phỉ. Trong một thời gian ngắn - không đầy một năm - Nguyễn Tri Phương đã dẹp tan quân phiến loạn.

Tương truyền rằng trong lúc hành quân, bộ chỉ huy quân sự của Nguyễn Tri Phương trú đóng trên một khu đất gò thuộc vùng Miếu Tiên Sư ngày nay. Trong thời gian binh biến, ngôi miếu bị hư hỏng gần như toàn bộ, nên trước khi rút quân về, Nguyễn Tri Phương đã ra lệnh cho quân lính dùng cây lá và một số vật liệu để xây dựng lại. Nguyễn Tri Phương tự tay viết bảng hiệu cho miếu là: 先 師 廟 - Tiên Sư Miếu. Ngôi miếu mới tuy cũng đơn sơ nhưng lớn gấp đôi ngôi miếu cũ. Ông nhắc nhở người dân địa phương nên dùng ngôi miếu này tiếp tục thờ cúng những người có công khai khẩn đất hoang, xây dựng làng xã và những chiến sĩ vì nước bỏ mình.

Năm 1853, Nguyễn Tri Phương được phong hàm Đông các Đại học sĩ, lãnh chức Kinh lược sứ Nam Kỳ. Ông đã tổ chức khai phá đất hoang thành lập thôn ấp ở nhiều nơi. Khoảng năm 1855, ông đã đem một số lớn lưu dân người Việt vào Bạc Liêu khai khẩn đất hoang lập nhiều thôn làng ở đây như: Vĩnh Lợi, Vĩnh Mỹ, Phong Thạnh, Vĩnh Trạch... Nguyễn Tri Phương rất chú trọng mở mang dân trí. Nhận thấy ở đây người Việt càng ngày càng đông, cần phải có một nơi để học hành nên ông ra lệnh cho các chức sắc ở địa phương mở rộng diện tích của miếu Tiên Sư bằng cách cất thêm tiền sảnh và hai chái hai bên để làm nơi dạy học. Ngôi trường được thành lập theo ý của quan Kinh lược nên được các giới chức làng tổng ở Bạc Liêu rất quan tâm, nhiều thầy đồ ở các nơi được mời về giảng dạy. Vì vậy có thể nói Miếu Tiên Sư là nơi duy nhất dạy chữ Nho ở Bạc Liêu vào thời ấy.

Năm Tân Sửu (1901), ban bảo trợ miếu đã đứng ra vận động bá tánh để thành lập ban tế tự, ông Cao Minh Thạnh (1860 - 1919) được bầu làm trưởng ban. Ông Thạnh là người cố cựu ở Bạc Liêu có nhiều kinh nghiệm về quản lý và có tư tưởng canh tân, nên khi vừa tiếp nhận nhiệm vụ, ông đã đứng ra vận động bà con khu phố quyên góp tiền bạc để xây dựng một ngôi miếu bằng gạch ngói thay cho ngôi miếu nóc lá cây rừng đã hư cũ. Sau khi ngôi miếu mới được hoàn thành, ông Cao Minh Thạnh đã đề nghị đổi tên  先 師 廟 - Tiên Sư Miếu thành 先 師 古府- Tiên Sư Cổ phủ. Năm 1964, ông Trần Vinh lại đề nghị nên dùng tên cũ - cái tên mà cụ Nguyễn Tri Phương đã đặt ra. Ngày nay, người ta thường gọi là 先 師 古 廟 - Tiên Sư Cổ Miếu.

Năm 1997, Tiên Sư Cổ Miếu lại được trùng tu. Lần trùng tu này được ông Mã Tính - một Việt kiều ở Mỹ - đóng góp hơn một trăm triệu, gia đình ông ở Bạc Liêu cũng đã hiến tặng hai chiếc xe tang, một cho Tiên Sư Cổ Miếu và một cho Vĩnh Triều Minh, góp phần tích cực vào việc phục vụ lợi ích cho xã hội. Ngày 15-09-1997, Ủy ban Nhân dân tỉnh Bạc Liêu ban hành Quyết định số: 877/QĐ.UB, công nhận Tiên Sư Cổ Miếu là “Di tích lịch sử văn hoá”  cấp tỉnh.