Ο Τομέας Συντήρησης αντιμετωπίζει τις φθορές, που παρουσιάζονται στην επιφάνεια των μνημείων και είναι αποτέλεσμα της εσωτερικής δομής του μαρμάρου, των περιβαλλοντικών παραγόντων και των ανθρώπινων επεμβάσεων.
Οι εργασίες συντήρησης της επιφάνειας, που άρχισαν το 1987 εντοπίστηκαν σε όλα τα μνημεία και σε γλυπτά της Ακρόπολης, συμβαδίζουν με τα προγράμματα αναστήλωσης και αποτελούν διακεκριμένο έργο, που εκτελείται από συντηρητές, μαρμαροτεχνίτες και τεχνικούς συντήρησης. Η μεθοδολογία των επεμβάσεων σχεδιάστηκε από τον αείμνηστο καθηγητή Θ. Σκουλικίδη, με βάση τα αποτελέσματα της διεθνούς έρευνας για τον λίθο και την εμπειρία του εργοταξίου. Η μεθοδολογία αυτή εμπλουτίζεται συνεχώς με τα νέα δεδομένα που προκύπτουν από τις εργασίες και από τη διεπιστημονική συνεργασία με εξειδικευμένους φορείς.
Το κύριο δομικό υλικό των μνημείων είναι το πεντελικό μάρμαρο, με κύριο συστατικό το ανθρακικό ασβέστιο. Το υλικό των θεμελιώσεων είναι πωρόλιθος. Στην επιφάνεια του μαρμάρου διατηρούνται περιοχές με έγχρωμα επιφανειακά στρώματα. Τα στρώματα διακρίνονται στην «επιδερμίδα», πορτοκαλοκάστανο στρώμα σε απόλυτη συνάφεια με το μάρμαρο και στο επίστρωμα, που είναι υπόλευκο και καλύπτει την «επιδερμίδα». Τα κύρια συστατικά της επιδερμίδας είναι το οξαλικό ασβέστιο και το φωσφορικό ασβέστιο, και του επιστρώματος το ανθρακικό ασβέστιο. Στην επιφάνεια αρχιτεκτονικών μελών και γλυπτών διασώζονται ακόμη χαράγματα μεταγενέστερων ιστορικών φάσεων, ίχνη γραπτού διακόσμου και πολυχρωμίας. Διακρίνονται ίχνη χρώματος ερυθρού (αιματίτης), κυανού (αιγυπτιακό μπλε), κυανοπράσινου (μαλαχίτης – αζουρίτης), ενώ είναι ορατά ακόμη ίχνη του εγχάρακτου γραπτού διακόσμου (υπογραμμός).
Τα υλικά συντήρησης είναι ανόργανα, ασβεστιτικής σύστασης, ειδικά σχεδιασμένα ως προς τις φυσικοχημικές και μηχανικές ιδιότητες, ώστε να είναι συμβατά με το καταπονημένο μάρμαρο. Όπου απαιτείται ενίσχυση με μεταλλικές καρφίδες χρησιμοποιούνται καρφίδες από τιτάνιο. Τα οργανικά υλικά έχουν αποκλεισθεί, διότι έχουν περιορισμένο χρόνο ζωής, επηρεάζονται από την υπεριώδη ακτινοβολία και δεν είναι συμβατά με το μάρμαρο.
Για την ασφαλή διεξαγωγή των εργασιών έχει οργανωθεί η απαραίτητη εργοταξιακή υποδομή και ο κατάλληλος εξοπλισμός.
