Одним из важных направлений развития музея является реставрация памятников Кирилло-Белозерского, Ферапонтова монастырей и памятников Цыпинского погоста.
Приоритетным направлением деятельности является изучение, сохранение, реставрация и музеефикация памятников архитектуры. Сотрудниками отдела осуществляется контроль за научно-исследовательскими, проектными, реставрационными и противоаварийными работами на объектах музея, наличием проектно-сметной документации, согласованием ее в установленном порядке и получением необходимых разрешений на производство работ, кроме того, занимаются разработкой перспективных и текущих планов музея в части реставрации памятников.
Реставрация памятников осуществляется за счет федерального бюджета. Большое значение уделяется не только реставрации, но и приспособлению памятников, включая монтаж всех необходимых для современного использования инженерных систем.
В 2012 году музеем получена лицензия на проведение реставрационных работ. С этого времени силами музейного коллектива проведены реставрационные работы на отдельных памятниках Кирилло-Белозерского монастыря и восточному крылу Народного дома (г. Кириллов, ул. Преображенского, д.3), где в настоящее время открыты выставочные залы.
В последние годы на объектах музея работали такие реставрационные организации как, ООО «Растр» (г. Москва), ООО “Электра” (г. Череповец) и ООО «Строительная культура» (г. Санкт-Петербург).
ООО “Электра” под руководством директора К.Л.Смирнова проводила ремонтно-реставрационные работы по Казанской башне, Караульным палатам у Казанской башни, участку стены Нового города, называемому Тюремный двор, Центральном соборном комплексе Кирилло-Белозерского монастыря. Работы на памятниках выполнялись по проектам Центральных научно-реставрационных мастерских из Москвы (ГУП ЦНРПМ) под руководством главного архитектора С.Б. Куликова, а затем его правопреемника архитектора А.С.Куликова. Реставрация объектов выполнена с хорошим качеством, хорошей организацией труда и точным соответствием проектным решениям.
В 2015 году компанией ООО «Растр» выполнен первый этап работ (противоаварийные работы) по реставрации церкви Преображения.
В 2013-2014 годах на памятниках Кирилло-Белозерского и Ферапонтова монастырей работы вела петербургская реставрационная фирма ООО «Строительная культура». Этой организацией выполнена реставрация Центрального соборного комплекса ансамбля Кирилло-Белозерского монастыря и благоустройство центральной площади, а также работы по церкви преподобного Мартиниана (1640 г.) и благоустройство территории ансамбля Ферапонтова монастыря.
Любой архитектурной реставрации предшествуют археологические исследования. Такими исследованиями на территории Кирилло-Белозерского и Ферапонтова монастырей, а также на территории Цыпинского погоста занимается НП Научно-исследовательский центр «Древности» (директор И.В. Папин). Силами этой организации проведены и полномасштабные археологические исследования внутри главного храма Кирилло-Белозерского монастыря – Успенского собора. Итогом археологических исследований становятся новые данные об истории памятников и обителей.
На протяжении не одного десятка лет художники-реставраторы из Москвы работают на памятниках Кириллова и Ферапонтова. Это известные в России московские реставрационные организации ФГУП «Межобластные научно-реставрационное и художественное управление» (МНРХУ, директор А.В. Козлов) и Федеральное государственное бюджетное научно – исследовательское учреждение «Государственный научно - исследовательский институт реставрации» (ГосНИИР).
Бригада художников-реставраторов живописи из МНРХУ под руководством В.Д Сарабьянова и Д. М. Черемисина работала на памятниках Кирилло-Белозерского монастыря. С начала двухтысячных годов художники-реставраторы занимаются укреплением аварийных участков живописи, а также раскрытием и укреплением авторской стенописи в Успенском соборе. Реставрация стенописи собора в полном объеме планируются и в будущем и будут вестись при открытом для посетителей соборе. В 2012-2013 годах художниками-реставраторами научно-реставрационной мастерской «Фреска» (Великий Новгород), под руководством художника-реставратора Т.И. Анисимовой были проведены работы по консервации позолоты и левкаса на резьбе иконостаса Успенского собора. Благодаря методике, разработанной реставратором Т.И. Анисимовой, удалось сохранить всю старинную позолоту, новое золочение не применялось.
Более тридцати лет художники-реставраторы ГосНИИР О.В. Лелекова, Н.Г. Брегман, О. М. Ревин занимались консервацией стенописи Дионисия в соборе Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря. Эта работа, представляя собой эталонный образец, является примером комплексного подхода к реставрации памятника древнерусской архитектуры и стенописи ХV-ХVI веков.
С этими замечательными реставраторами, настоящими специалистами, влюбленными в свое дело людьми, чья нелегкая работа приносит неоценимую пользу, долгие годы сотрудничает Кирилло-Белозерский историко-архитектурный и художественный музей-заповедник.