1992 yılında, İstanbul Restorasyon ve Koruma Merkez Laboratuarı ile UNESCO tarafından desteklenen uluslararası bir ekibin işbirliğiyle restorasyon ve sağlamlaştırma çalışmalarına başlandı. Ertesi yıl, kubbenin en fazla tahrip olmuş kuzeydoğu çeyreğine ulaşılmasını sağlayacak muazzam bir iskele kuruldu. İlk iş bu bozulmanın sebeplerini araştırmaktı. On dokuzuncu yüzyılda Fossati Kardeşlerin yararlanamadığı endoskopik, ultrasonik ve termografik inceleme yöntemleri uygulandı. Yapısal çatlaklar ile dokudaki nem ve çözünen tuzların hareketi birkaç yıl boyunca izlenerek sonuçlar çıkarıldı. Mozaiklerin bazı bölümlerin arkalarındaki tuğladan ayrılmış oldukları ve orijinalinde iki kat cam arasına altın varak yerleştirerek yapılan tesseraların tabakalarına ayrıldığı görüldü. Aşırı kirlenmenin, on dokuzuncu yüzyılda mozaiklerin üstünün aşırı şekilde boyanmasının ve bazı bölümleri yerinde tutabilmek için demir ve bakır çivilerin kullanılmasının bedeli ağır ödenmekteydi. Kubbenin en alçak bölümleri bu tahribattan en az etkilenirken tepesindeki on dokuzuncu yüzyıla ait kitabenin bile tehlikede olduğu ortaya çıktı. Dünyanın başka yerlerinde yürütülen çalışmalardan elde edilen deneyim ve bilgilerin dikkatle incelenmesi, onarım ve restorasyonda kullanılacak malzeme ve yöntemlerle ilgili en iyi kararların alınmasında restorasyon ve koruma çalışmalarını yapanlara yardımcı olmuştur.

Restorasyon çalışmalarının başlangıcından bu kitabın yayımlanmasına kadar geçen on yıl içinde, kurulan iskele bir kez yer değiştirmiştir. Şu anda iskele kubbenin kuzeybatı çeyreğine ulaşılacak şekilde kurulmuştur ve kubbenin tamamı görülebilir hale gelinceye kadar iki kez daha yer değiştirecektir. Bu çalışma daha pek çok yıl sürecektir, ancak büyük bir mimari eserin 1465 yıllık ömründe bu süre çok küçük bir bölümdür. Osmanlı yönetimi altındaki Ayasofya'da Fatih tarafından yaptırılan onarımlardan on altıncı yüzyılda Sinan'ın yaptığı yapısal değişikliklere ve Fossati Kardeşler tarafından yürütülen güçlendirme çalışmalarına kadar bütün çabalar, günümüzde yapılmakta olan restorasyonun yolunu açmıştır ve şüphesiz bu da son restorasyon olmayacaktır.