古蹟建筑由汉宝德主持的汉光建筑师事务所负责修复，将原本只有两层楼的顶楼以木桁架被虫蛀蚀损毁为由改为轻钢架，增加第三楼层三百多坪但不列入古蹟指定，引起古蹟修复争议。2002年3月31日发生三三一大地震，台博馆因屋顶塌陷，部分人士怀疑可能是第三楼层影响。由李干朗担任召集人的台博馆紧急应变小组完成「三三一震灾抢修计画书」陈报台北市政府、内政部进行审核后，办理「震害评估与补强规画」及「修复工程设计」等，并邀请古蹟界的专家成立短期性任务的「馆舍修复工程小组」协助修复。2005年，台博馆纳入文建会「首都核心区博物馆计画