Prace konserwatorskie rozpoczęły się w roku 1905. Utworzono wtedy specjalną instytucję – Kierownictwo Restauracji Zamku Królewskiego na Wawelu.
Odnowa i konserwacja po odzyskaniu Wawelu w 1905 roku
Różnego rodzaju naprawy i renowacje były niezmiennie prowadzone w budowlach zamkowych. Prace konserwatorskie – we współczesnym rozumieniu – rozpoczęły się po opuszczeniu wzgórza wawelskiego przez armię austriacką w roku 1905. W celu realizacji wielkiego przedsięwzięcia odnowy zamku utworzono specjalną instytucję – Kierownictwo Restauracji Zamku Królewskiego na Wawelu (nazwane z czasem Kierownictwem Odnowienia Zamku Królewskiego na Wawelu).
Jeszcze przed pierwszą wojną światową, pod kierunkiem architekta Zygmunta Hendla, odnowiono dziedziniec arkadowy, przeprowadzono badania architektoniczne i rozpoczęto prace przy elewacjach pałacu. Po odzyskaniu przez Polskę niepodległości w r. 1918, zostały zakończono prace przy elewacjach; odnowiono i urządzono, według projektów architekta Adolfa Szyszko-Bohusza, większość wnętrz pałacowych. Prekursorskim rozwiązaniem było urządzenie rezerwatów archeologiczno-architektonicznych, prezentujących relikty kościoła romańskiego w zachodnim skrzydle zamku, rotundy Świętych Feliksa i Adaukta w budynku dawnych kuchni królewskich oraz romańskiej wieży obronno-mieszkalnej. Rozpoczęły się w okresie międzywojennym również prace przy innych budowlach, przerwane w roku 1939 okupacją niemiecką. Do ważniejszych działań konserwatorskich po drugiej wojnie światowej, prowadzonych pod kierunkiem prof. Alfreda Majewskiego i nadzorem konserwatora Wawelu prof. Jerzego Szablowskiego, należy odnowienie wnętrz skrzydła zachodniego pałacu wraz z klatką schodową Senatorską.
Od roku 1986 pełny zakres opieki na zespołem zabytkowym Wawelu przejęła w całości jedna instytucja – Państwowe Zbiory Sztuki na Wawelu (od 1994 r. Zamek Królewski na Wawelu – Państwowe Zbiory Sztuki). Okres kilkudziesięciu lat, jaki upłynął od rozpoczęcia prac, uszkodzenia spowodowane zanieczyszczeniem środowiska oraz nowe potrzeby użytkowe były powodem podjęcia w ostatniej dekadzie minionego wieku ponownej, całościowej odnowy zamku. Prace te są finansowane z funduszy Społecznego Komitetu Odnowy Zabytków Krakowa, dotacji Ministerstwa Kultury i Dziedzictwa Narodowego, grantów instytucji międzynarodowych (w tym Unii Europejskiej i norweskich), dochodów własnych muzeum, a także pozyskanych od sponsorów. Nadzór nad całością prac sprawuje dyrektor muzeum i jednocześnie Konserwator Zabytków Wzgórza Wawelskiego prof. dr hab. Jan Ostrowski.
W latach 1991–2000 przeprowadzono konserwację elewacji i większości wnętrz pałacu królewskiego, odnowiony został dziedziniec arkadowy, którego nawierzchnię pokryto brukiem (proj. arch. Jan Kisielewski, arch. Zdzisław Baster). Prace te zostały wyróżnione I nagrodą w konkursie na wydarzenie muzealne roku w dziedzinie konserwacji. Zrealizowano również nową aranżację dziedzińczyka (zw. Batorego) pomiędzy pałacem i katedrą oraz prace przy kilku odcinkach murów obwodowych: murze zwanym cegiełkowym, murze przy drodze do bramy fortecznej pod Kurzą Stopką i niektórych ramionach fortyfikacji kleszczowych ujmujących zamek od zachodu.
Konserwacja Wawelu dzisiaj
Od roku 2001 jest realizowany kolejny etap odnowy zabytkowego zespołu Wawelu, związany z konserwacją fortyfikacji i uporządkowaniem otoczenia pałacu. Nastąpiła konserwacja między innymi bramy zwanej Herbową, dawnej bastei bramy dolnej (zw. bastionem Władysława IV), bastei austriackiej pod Kurzą Stopką (wraz z mostem, bramą i drogą forteczną), bastei przy Bramie Herbowej wraz z przylegającym odcinkiem muru oporowego, kolejnych odcinków fortyfikacji kleszczowych (z przyległym tarasem widokowym) oraz dwóch „baszt ogniowych” – Lubranki (z odtworzeniem historycznego zwieńczenia) i baszty Sandomierskiej (proj. arch. Piotr Stępień, inż. Stanisław Karczmarczyk), a także baszty Złodziejskiej (wraz z rekonstrukcją zwieńczenia i dachu ). W 2012 roku ukończono drugi etap odtworzenia ogrodów królewskich na Wawelu (w tym rekonstrukcję renesansowych schodów łączących pałac z ogrodami). Ogrody są dostępne dla zwiedzających w ramach trasy sezonowej „Budowle i ogrody Wawelu”.
Kolejnym zadaniem jest konserwacja zabudowy tak zwanego zamku dolnego. W latach ubiegłych w kilku etapach przeprowadzono remont budynku nr 9, rozpoczęto stopniową odnowę budynku nr 5 (tzw. budynek Kuchni Królewskich), przeprowadzono kompleksową rewaloryzację budynku nr 7 obejmującego trzy dawne domy gotycko-renesansowe oraz budynku nr 8 (budynek administracji). W roku 2006 zakończył się remont historycznej drogi wejściowej na Wawel przez Bramę Herbową.
Wymienionym pracom konserwatorskim i konserwatorsko-budowlanym towarzyszą liczne prace remontowo-techniczne, niezbędne dla utrzymania dobrego stanu i prawidłowego funkcjonowania budowli. Kontynuacją odnowy zabudowy Wawelu w obrębie murów obronnych będzie rewaloryzacja stoków wzgórza i otaczających je ulic, co jest zadaniem Gminy Miasta Krakowa.
Szczegółowe sprawozdania z prac konserwatorskich i remontowych w zabytkowych budowlach Wawelu są zamieszczane w roczniku „Studia Waweliana”.