Restauratori muzeja kolekcijas saglabāšanu veic jau kopš 1874. gada, no 1955. gada aizsākas pastāvīgs zinātniskās restaurācijas darbs. Šobrīd nodaļas speciālisti strādā ar kolekcijas mākslas darbu tehniskā stāvokļa izpēti un analīzi, konservāciju un restaurāciju, sniedz metodisko palīdzību muzeja priekšmetu optimālu glabāšanas un eksponēšanas apstākļu nodrošināšanā. Nodaļā ir pieejami 10 profesionāli restauratori: glezniecības, grafikas, stikla un keramikas specialitātēs, kā arī viens noformēšanas darbu meistars.

Glezniecības restaurācijas darbnīcā strādā ar 16. – 21. gs. autoru darbiem no Latvijas, Rietumeiropas un Krievijas. Restauratoru darbs ir laikietilpīgs, tas prasa rūpīgu iedziļināšanos katrā gleznas kvadrātcentimetrā, nepārtrauktu profesionālu pilnveidi un pieredzi. Jāņem vērā, ka gadsimtu gaitā mākslinieki gleznojuši dažādās tehnikās, izmantojot atšķirīgus materiālus, darba pamatne var būt ne tikai audekls, bet arī koks, kartons, finieris un citi. Līdz ar to katrai gleznai ir savs unikālais novecošanas process, kas padara restaurācijas gaitu patiesi niansētu un sarežģītu, piemeklējot atbilstošākās metodes.

Muzeja krājumā ir pārstāvēta daudzveidīga grafikas darbu kolekcija, tie ir dažādās tehnikās izpildīti: ogles, tušas, sangīnas, pasteļa, akvareļa, guašas, sēpijas, grafīta zīmējumi, visa veida iespieddarbi: gravīras, oforti, mecotintas, akvatintas un litogrāfijas, pat austrumu ksilogrāfijas un tīstokļi. Grafikas kolekcija aptver dažādus ģeogrāfiskos reģionus un laika posmu no 16.gs. līdz pat mūsdienām. Grafikas darbos izmantotie materiāli ir atšķirīgi kvalitātes ziņā, tāpēc mākslas darba mūžš ir atkarīgs no fizkāli ķimiskā sastāva un glabāšanas apstākļiem. Papīrs ir gaismas jūtīgs, tās iedarbībā papīrs nodzeltē, sairst, attēla pigmenti izbalē, tos eksponēt var tikai ierobežotu laiku pie noteiktas apgaismojuma intensitātes. Papīrs ir trausls materiāls, kas no restauratora prasa lielu precizitāti un meistarību.

Keramikas un stikla restaurācijas darbnīcā restaurē priekšmetus sākot no Senās Ēģiptes līdz pat mūsdienu dizaina paraugiem. Tā ir gan sīkplastika, gan funkcionāli liela izmēra darbi, dārza keramika un dekoratīvi priekšmeti. Materiāli ir dažādi - māls, šamots, porcelāns, biskvīts, stikls. Katram no šiem priekšmetiem ir sava īpaša restaurācijas metode - reizēm jātīra veca līme no neskaitāmiem lausku gabaliņiem, pēc tam tie jāsaliek kopā kā "puzle" un jāsalīmē, reizēm no jauna jāveido zudušie fragmenti - rokas, kājas, spārni, ziedi, jāuzjauc neskaitāmi krāsu toņi. Tas viss tiek darīts, saglabājot orģināli, ar lielu pietāti un pacietību.

Jebkurā no restaurācijas veidiem vienmēr būtiski ir saglabāt mākslas darba oriģinalitāti, tādēļ jāstrādā ar pietāti un pacietību, detalizēti veicot nepieciešamos uzlabojumus. Stājglezniecības restaurators un mākslas zinātnieks Aleksis Osmanis par restaurācijas procesu ir teicis:  

“Maksimāli tuvojoties autora glezniecībai, restaurācija nevar ignorēt pagājušo laiku (un tas nemaz nav iespējams) un tās mērķis nav padarīt gleznu kā „tikko noņemtu no molberta”. Varbūt tāpēc godprātīgs restaurators starp diviem padarītā vērtējumiem – „nu gluži kā jauna!” un „vai tur kas ir darīts?” – izvēlēsies pēdējo… Jo katrā īstā mākslas darbā bez visa materiālā, jutekliski uztveramā vai zinātniski pierādāmā pastāv arī kaut kas grūti vārdos formulējams, tikai izjūtamais, bez kā māksla nav dzīva, un ko restaurators nedrīkst pazaudēt..”