同年8月の終戦直後から修復計画を立案し、年末から1947年（昭和22年）にかけて修復工事を行った。3つのドーム部分の外壁は修復したが、安全性に配慮してその他の焼失の著しかった3階部分内外壁は取り除いて2階建てに変更。中央ドームは木造小屋組で元の形に復原し、南北両ドームは丸型から台形に変更。軒蛇腹・パラペットや壁面、柱型、窓枠などは2階建てになっても忠実に復原した。南北ドーム内のホール天井はローマのパンテオンを模したデザインに変更、といった内容だった。