Công việc bảo tồn đầu tiên diễn ra năm 1937 bởi các nhà khoa học người Pháp. Trong giai đoạn từ năm 1937 đến 1938, đền A1 và các đền nhỏ xung quanh nó được trùng tu. Các năm sau, từ năm 1939 đến 1943, các tháp B5, B4, C2, C3, D1, D2 được trùng tu và gia cố lại. Tuy nhiên, nhiều tháp và lăng mộ (bao gồm tổ hợp A với tháp A1 đã từng rất tráng lệ - gồm tháp chính A1 cao 24 mét và 6 tháp phụ xung quanh, bị hủy diệt năm 1969) đã bị hủy diệt trong Chiến tranh Việt Nam.

Phần lớn các đền đài trong các nhóm khu vực trung tâm như B, C và D còn tồn tại, và mặc dù rất nhiều pho tượng, bệ thờ và linga đã bị lấy về Pháp trong thời kỳ thực dân hay gần đây được chuyển tới các viện bảo tàng như Viện bảo tàng Lịch sử Việt Nam, Viện bảo tàng Thành phố Hồ Chí Minh và Bảo tàng Nghệ thuật điêu khắc Chăm Đà Nẵng, vẫn có một viện bảo tàng Tuesday dược thiết lập trong 2 ngôi đền với sự trợ giúp của người Đức và Ba Lan để trưng bày các mô hình các lăng mộ và hiện vật còn lại. Ngày 24 tháng 3 năm 2005 tỉnh Quảng Nam đã tổ chức lễ khánh thành nhà trưng bày, giới thiệu di tích Mỹ Sơn với diện tích 5.400 m² với nhà trưng bày chính rộng 1.000 m² ngay lối dẫn vào di tích (khoảng 1 km) do Nhật Bản tài trợ không hoàn lại. Tuy nhiên, hiện nay vẫn còn nhiều lo ngại về tình trạng của các công trình kiến trúc, một số trong đó có khả năng sập đổ. Trong giai đoạn từ năm 2002 đến 2004, Bộ Văn hóa và Thông tin Việt Nam đã chi khoảng 7 tỷ VNĐ (USD 440.000) cho dự án phục chế khẩn cấp Thánh địa Mỹ Sơn; một dự án của UNESCO được hỗ trợ bởi chính phủ Ý với số tiền là USD 800.000 và các cố gắng phục chế có nguồn vốn từ Nhật Bản hiện nay cũng đang góp phần ngăn chặn tình trạng xuống cấp của chúng. Các công việc phục chế tại đây cũng được World Monuments Fund (WMF) góp vốn.