Η πιο πρόσφατη ανακαίνιση διήρκεσε 1,5 χρόνο, κατά τον οποίο το μουσείο παρέμεινε εντελώς κλειστό. Επαναλειτούργησε τον Ιούλιο του 2004, έτοιμο πλέον για τους Ολυμπιακούς Αγώνες του 2004. Αυτή η ανακαίνιση περιελάμβανε την αισθητική και τεχνική αναβάθμιση του κτηρίου, την εγκατάσταση σύγχρονου κλιματισμού, καθώς και αναδιοργάνωση των συλλογών και επιδιόρθωση των ζημιών από το σεισμό του 1999. Η αίθουσα του Ακρωτηρίου Θήρας άνοιξε το 2005. Σήμερα υπάρχει νέα ανάγκη επέκτασης του μουσείου.