Работы по реставрации Большого Меншиковского дворца начались ещё в 2000-х годах. Специалисты применили здесь новый способ сохранения экспонатов: большую их часть просто укрепили и оставили в том виде, в котором они дошли до наших дней. Например, лепнину и карнизы самого Антонио Ринальди, спроектировавшего окончательный облик интерьера Ораниенбаумской церкви в конце XVIII века. Одной из уникальных находок реставраторов является фрагмент росписи «живописным письмом», относящийся ко времени постройки павильона в 1720-х годах.
В церковный павильон вернулось и главное украшение — воссозданный великолепный трёхъярусный золочёный иконостас. Он был изготовлен в 1725 году по образцу западноевропейских барочных алтарей и разобран в 1930-е годы. Во время Второй мировой войны были безвозвратно утрачены многие живописные образы иконостаса, а также большинство стенных картин. Реставраторы смогли восстановить живописное убранство храма по немногочисленным фотографиям из архива и паре подлинников из собрания Государственного Эрмитажа — всего около 50 изображений, созданных практически с нуля. В течение следующего года здесь будут проходить последние работы по обновлению церкви Большого Меншиковского дворца.