В 1950-е годы были проведены фрагментарные реставрационные работы по фасадам комплекса и позолочены купола колокольни и звонницы. В 1970- е годы были проведены комплексные реставрационные работы по фасадам и интерьерам памятника.
В 2005 году в рамках проекта «Реставрация и музеефикация колокольни Ивана Великого», приуроченного к 200-летнему юбилею Музеев Московского Кремля, были начаты работы по реставрации комплекса колокольни и соборных звонниц.
К концу 2006 году были в основном закончены работы по фасадам комплекса и интерьерам колокольни. На главе, кресте и надписи на барабане была выполнена новая позолота, кирпичная кладка и белокаменные детали фасадов и интерьеров были отреставрированы, покрыты обмазкой и окрашены. Произведена замена всех оконных и дверных блоков, изготовленных по историческим образцам. Проведены работы по гидроизоляции открытых гульбищ колокольни. На всех сливах, промежуточных карнизах и парапетах устроены новые медные покрытия с герметичным примыканием к стенам. Все металлические конструкции переходных площадок заменены аналогичными новыми, исторические ограждения площадок отреставрированы и установлены на место. Расчищены и заново окрашены металлоконструкции главы, детали подвески колоколов и их страховки, ограждения звона и гульбища на восточном фасаде, оконные решетки, кровли и новые карнизные покрытия. После ремонта покрытия шатра Филаретовой пристройки была выполнена его полихромная окраска под цветную черепицу. Отреставрированы интерьеры всех ярусов колокольни с выявлением и фрагментарным восстановлением частично сохранившихся декоративных архитектурных деталей. Отреставрирована и пропитана укрепляющим раствором поверхность кирпичной кладки стен и сводов главной лестницы. Отреставрированы и изготовлены заново недостающие чугунные декоративные плиты, закрывающие белокаменные ступени лестницы, изготовленные в XIX в.
В помещениях первого и второго этажей колокольни воссозданы древние полы из кирпича и керамической плинфы с включением уцелевших подлинных фрагментов.
Особенную сложность при реставрации колокольни представляло ее оснащение современными инженерными коммуникациями, необходимыми для функционирования новой экспозиции с использованием аудиовизуального оборудования. Для того, чтобы максимально сохранить подлинный уникальный интерьер колокольни, прокладка инженерных сетей была скрыта от посетителей.
На фотографии: Вид на ансамбль колокольни "Иван Великий" с Ивановской площади Кремля. Интерьер музейной экспозиции в колокольне.