Οι σοβαρές βλάβες και τα δομικά προβλήματα που παρουσίαζε ο ναός της Αθηνάς Νίκης μετά τις παλαιότερες αναστηλωτικές επεμβάσεις των ετών 1835-1845 και 1935-1940, και παράλληλα, η ανάγκη να αποκατασταθούν στις αυθεντικές τους θέσεις τα μέλη που είχαν τοποθετηθεί σε εσφαλμένες θέσεις, επέβαλαν την τρίτη κατά σειρά αποκατάστασή του με την αποσυναρμολόγηση, δομική αποκατάσταση και ανατοποθέτηση των 319 μελών του. Η νέα αναστήλωση του μνημείου πραγματοποιήθηκε, σύμφωνα με τη μελέτη του αρχιτέκτονα Δ. Ζιρώ, την περίοδο 2000-2010.
Η αποσυναρμολόγηση του μνημείου ξεκίνησε τον Οκτώβριο του 2000 και ολοκληρώθηκε το 2002. Ήδη από το 1998 είχε απομακρυνθεί για λόγους προστασίας η αυθεντική ζωφόρος του ναού, η οποία σήμερα εκτίθεται στο Μουσείο της Ακρόπολης. Παράλληλα, ξεκίνησαν οι εργασίες συντήρησης των μελών του, η αφαίρεση συμπληρωμάτων που δεν ανήκαν στο μνημείο, η συστηματική τεκμηρίωση, η μελέτη και η δομική αποκατάσταση των μελών του. Η τελευταία αποδείχτηκε ιδιαίτερα δύσκολη λόγω του κατακερματισμού, των απολαξεύσεων και της φθοράς των μελών, τα οποία είχαν προκληθεί από τη βίαιη κατεδάφιση του μνημείου τον 17ο αι. αλλά και από τη μεθοδολογία των προηγούμενων αναστηλώσεων.
Εργασίες συντήρησης και αποκατάστασης πραγματοποιήθηκαν επίσης στον αρχαιότερο πώρινο ναΐσκο της Αθηνάς Νίκης, που διατηρείται στην υπόγεια κρύπτη στο εσωτερικό του κλασικού πύργου, κάτω από τον μαρμάρινο ναό, μετά από αποσυναρμολόγηση των μελών του. Της έναρξης της νέας αναστήλωσης προηγήθηκε η κατασκευή των εργοταξιακών υποδομών και η εγκατάσταση νέας γερανογέφυρας επί ικριωμάτων ο σχεδιασμός της οποίας ανταποκρίθηκε στην ιδιαιτερότητα της θέσης του μνημείου.
Tο πρόγραμμα περιέλαβε επίσης την αντικατάσταση του συστήματος σιδηροδοκών που έφερε τη βορειοανατολική γωνία του ναού, καθώς και της πλάκας από οπλισμένο σκυρόδεμα της επέμβασης Μπαλάνου, από μεταλλική εσχάρα από ανοξείδωτο χάλυβα ειδικών προδιαγραφών που τοποθετήθηκε κάτω από το σηκό του ναού (2004). Τα έργα υποδομής και στήριξης της κατασκευής αυτής βελτίωσαν την επισκεψιμότητα του υπόγειου χώρου και ανέδειξαν τα μνημειακά κατάλοιπα που διατηρούνται σ’ αυτόν.
Η έρευνα των αποσυναρμολογημένων μελών έδωσε νέα στοιχεία για την αναδιάταξη των λιθοπλίνθων του σηκού, των κορμών των κιόνων (με τη βοήθεια ιχνών οικοδομικών φάσεων του μνημείου κατά το μεσαίωνα και την Τουρκοκρατία), των κιονοκράνων, των φατνωματικών πλακών αλλά και των λίθων της ζωφόρου, των γείσων και του αετώματος του ναού. Οι εργασίες ανατοποθέτησης ξεκίνησαν το 2004. Μετά την αποκατάσταση της κρηπίδας του μνημείου ακολούθησε η ανατοποθέτηση των λίθων των τοίχων του σηκού στις αυθεντικές τους θέσεις, ώστε να αρθούν οι παλαιότερες εσφαλμένες τοποθετήσεις. Στη συνέχεια ανατοποθετήθηκαν οι κίονες των δυο προστάσεων του ναού και οι δύο πεσσοί του σηκού.
Η αναστήλωση του μνημείου ολοκληρώθηκε το καλοκαίρι του 2010 με την τοποθέτηση των επιστυλίων, των φατνωματικών πλακών και των χυτών αντιγράφων της ιωνικής ζωφόρου από τεχνητό λίθο, που αντικατέστησαν τους πρωτότυπους στο μνημείο, καθώς και την αποκατάσταση του οριζοντίου γείσου, της σίμης και μέρους του ανατολικού αετώματος του ναού, με αρχιτεκτονικά μέλη από νέο μάρμαρο στα οποία εντάχθηκαν αρχαία θραύσματα. Συνολικά τοποθετήθηκαν στο μνημείο 351 αρχιτεκτονικά μέλη. Στα συμπληρώματα της σίμης από νέο μάρμαρο λαξεύτηκαν στο χέρι οι ανάγλυφες λεοντοκεφαλές υδρορρόες.
Η νέα αναστήλωση του ναού της Αθηνάς Νίκης με την αποκατάσταση της οριζοντιότητας της κρηπίδας και την τοποθέτηση των μελών στις αυθεντικές τους θέσεις αποκατέστησε την αρχιτεκτονική και τη γεωμετρία του μνημείου. Η αποκατάσταση τμήματος του ανατολικού αετώματος με την ένταξη σημαντικών αυθεντικών θραυσμάτων που δεν είχαν χρησιμοποιηθεί στις προηγούμενες αναστηλώσεις του μνημείου, συντελεί στη βελτίωση της αναγνωσιμότητας της αρχιτεκτονικής του λόγω της σημαντικής μορφολογικής και αισθητικής βελτίωσης που επέφερε στην ανατολική όψη.
Μεταξύ των ετών 2011 και 2012 υλοποιήθηκε πρόγραμμα επεμβάσεων που στόχευε στη βελτίωση της προσβασιμότητας της υπόγειας κρύπτης στο εσωτερικό του κλασικού πύργου, στην ανατοποθέτηση μετά την αποσυναρμολόγηση, εξυγίανσή και δομική αποκατάστασή τους τεσσάρων λίθων της βόρειας κορωνίδας του πύργου και στη βελτίωση του περιβάλλοντος χώρου του ναού με ταυτόχρονη απομάκρυνση των εργοταξιακών εγκαταστάσεων.
Επίσης, εντός του έτους 2011 ολοκληρώθηκε η επισκευή και ενίσχυση της πλάκας από οπλισμένο σκυρόδεμα που είχε κατασκευαστεί από τον Ν. Μπαλάνο στα ανατολικά του ναού, επέμβαση που κρίθηκε απαραίτητη για στατικούς λόγους. Τέλος, στο πρόγραμμα συμπεριλήφθηκε και η μελέτη για τη διαμόρφωση θέσης θέασης του ναού από τα ανατολικά, έργο που αναμένεται να βελτιώσει την εμπειρία των επισκεπτών.
Συντήρηση του ναού της Αθηνάς Νίκης
Κατά την υλοποίηση του αναστηλωτικού προγράμματος διαπιστώθηκε ότι μεγάλο μέρος των λίθων του ναού ήταν κατακερματισμένοι σε μεγάλα τμήματα. Επιπλέον, κατά την αποξήλωση των αρχιτεκτονικών μελών του μνημείου προέκυψε μεγάλος αριθμός θραυσμάτων μικρότερων διαστάσεων, που αποσπάσθηκαν, κυρίως λόγω των μηχανικών τάσεων από τη διόγκωση των συνδέσμων.
Το χρονοδιάγραμμα της αναστήλωσης του ναού της Αθηνάς Νίκης, που προβλέπει την ολοκλήρωση των εργασιών σε συγκεκριμένους χρόνους, επέβαλε την τήρηση προτεραιοτήτων στο θέμα της συντήρησης. Για τον λόγο αυτό, έως την ολοκλήρωση του προγράμματος δομικής αποκατάστασης, συστηματικές εργασίες συντήρησης πραγματοποιήθηκαν μόνο σε περιοχές, οι οποίες δεν θα είναι προσιτές στους συντηρητές μετά την αναστήλωση του ναού, καθώς και σε ορισμένα διακεκριμένα μέλη όπως οι κίονες και τα κιονόκρανα. Οι επιφάνειες των κιόνων του ναού εμφανίζουν κακή κατάσταση διατήρησης με αποφλοιώσεις, ρωγμές, πολλά ετοιμόρροπα τμήματα και ιδιαίτερα καταπονημένες ακμές. Για τον λόγο αυτό κρίθηκε αναγκαία η συντήρηση της επιφάνειάς τους, πριν την ανατοποθέτησή τους στο ναό.
Οι επεμβάσεις άμεσης προτεραιότητας που εφαρμόστηκαν σε όλα τα μέλη περιλαμβάνουν την προσωρινή στερέωση αποσαθρωμένων περιοχών και ετοιμόρροπων τμημάτων και τη συγκόλληση των θραυσμάτων που περισυλλέχθηκαν κατά την αποσυναρμολόγηση των μελών. Επεμβάσεις συστηματικής συντήρησης εφαρμόστηκαν εξάλλου στις έδρες των αποξηλωμένων επιστυλίων, των φατνωματικών πλακών, των δοκίδων και των οριζόντιων γείσων.
Οι επιφάνειες των κιόνων του ναού εμφάνιζαν κακή κατάσταση διατήρησης με αποφλοιώσεις, ρωγμές, πολλά ετοιμόρροπα τμήματα και ιδιαίτερα καταπονημένες ακμές. Για τον λόγο αυτό, κρίθηκε αναγκαία η συντήρηση της επιφάνειάς τους, πριν την ανατοποθέτησή τους στο ναό.