במהלך השנים נפגע העיטור, בין השאר מפגז שנורה ב-1917 ופגע בפינה הדרום-מזרחית של המבנה, וכן מעבודות תחזוקה שונות של בית הכנסת, אשר כללו גם צביעה על גבי חלק מהעיטור המקורי של המבנה במספר שכבות של צבע וטיח.
לרגל חגיגות ה-100 לייסוד בית הכנסת, החליטו המתפללים באי המקום לשמר את ציוריו של שטרק, אשר שרדו את השנים – ברגיסטר העליון של קירות המבנה מעל קו החלונות. לצורך כך הוזמן אמן, אשר לא היה משמר בהכשרתו, שהעתיק את ציוריו של שטרק על גבי בד קנבס, הדביק אותו על גבי הציורים המקוריים ואף חיזק במסמרים. שיטת עבודה זו פגעה בציורים והם ניצלו רק לאחר שבית משפט הורה להפסיק את עבודתו. במהלך המשפט התבקשה רשות העתיקות לבצע בדיקה להערכת הנזק שנגרם לעיטורי המבנה ולקבוע האם ניתן לשקם אותם. כמו כן נתבקשה להציע תכנית שיקום לשאר המבנה.
בעקבות בדיקת רשות העתיקות החל פרויקט שיקום, שמומן על ידי עיריית ירושלים ופרויקט מורשת במשרד ראש הממשלה. העבודות בוצעו על ידי ענף שימור אמנותי במינהל שימור רשות העתיקות. העבודה כללה סקר היסטורי, סקר הנדסי וסקר שימורי של המבנה. לאחר מכן, הוחלף גג המבנה וחוזק והציורים עברו תהליך שימור: הסרת בד הקנבס (אשר כיסה שני קירות במבנה); ניקוי הדבק ששימש להדבקת הבד; השלמת לקונות בעיטור שכוסה וניקוי העיטור המקורי בקיר הצפוני אליו לא חובר בד הקנבס. באזורים אשר כוסו בשכבות של צבע מאוחר – הקיר המערבי, הקיר הדרומי והקיר הצפוני בגובה החלונות ומטה, וכן עזרת הנשים ותקרת המבנה – נעשתה עבודה מכנית עדינה על מנת לחשוף ולזהות את עיטורי המבנה המקוריים. לאחר שאלה נחשפו, נעשתה עבודת ריטוש ולעתים שחזור, על מנת שבית הכנסת ישוב ויציג את עיטוריו המקוריים.