Từ ngày 1 tháng 3 năm 1996, Phó Chủ tịch UBND tỉnh Tuyên Quang Vũ Mạnh Thắng đã có thông báo về chủ trương đầu tư trùng tu di tích thành nhà Mạc. 11 năm sau, năm 2007, UBND tỉnh Tuyên Quang đã có tờ trình gửi thường trực Tỉnh uỷ.[11] Tháng 12 năm 2007, Ủy ban Nhân dân tỉnh Tuyên Quang phê duyệt dự án tu bổ chống xuống cấp Thành nhà Mạc ở phường Tân Quang, thị xã Tuyên Quang, với tổng vốn đầu tư hơn 9,8 tỷ đồng. Theo đó, số vốn trên được lấy từ nguồn vốn Chương trình mục tiêu Quốc gia về văn hóa do Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch cấp. Dự án do Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch tỉnh Tuyên Quang làm chủ đầu tư, được thực hiện trong 2 năm 2009-2010.[1]

Quy trình tu bổ theo dự kiến là di tích sẽ có các hạng mục như tu bổ, chống xuống cấp cổng thành phía Tây, phía Nam và tường thành, xây dựng biển tên, hàng rào xác định không gian di tích bảo đảm mỹ quan, đèn chiếu sáng, kết hợp hài hòa giữa lịch sử và hiện đại. Vật liệu xây dựng phải giống như vật liệu xây dựng của di tích gốc và việc tu bổ chống xuống cấp không được biến dạng di tích gốc.[1]

Tuy nhiên, đến năm 2010, việc tôn tạo hoàn thành đã gây ra nhiều phản ứng dữ dội từ dư luận khi các di tích bị làm biến dạng, mất đi vẻ cổ kính. Hầu như toàn bộ cây cổ thụ, các dấu tích rêu phong của hơn 400 năm lịch sử in dấu trên các bức cổ thành đã bị gọt mất do "phun hóa chất diệt trừ tận gốc cây dại"; khiến "vẻ đẹp hoang phế, gợi bao phong sương" biến mất. Thay vào đó là những kiến trúc đá ong mới tinh khôi, chít chát bằng gạch vữa trắng toát. Hình dáng của cổng thành cũng thay đổi: thấp hơn so với trước do kiến nghị là phải "dỡ gạch hai bên tường [của cổng thành] thấp xuống, mở rộng tầm nhìn cho xe cộ".[11] Những người thi công còn tống các khối bê tông, hệ thống cọc inox và hàng rào xích sắt bao quanh cổng thành. Điều này khiến người dân cho rằng bên thi công đã biến cổng thành cổ trở thành một cái cổng của nhà trọc phú vừa mới khánh thành. Những người biết yêu di sản đều bất bình gọi đó là "cái lò gạch mới".[9] Một số nhà báo đã gọi điều này là "Biến di tích 400 tuổi thành... 1 ngày tuổi!".[11]