Tradicija konserviranja in restavriranja muzejskega gradiva v Narodnem muzeju Slovenije sega v 19. stoletje, v čas prvih velikih izkopavanj na Dolenjskem in Kranjskem.
Po drugi svetovni vojni je konservatorsko-restavratorska delavnica samostojna delovna enota muzeja in je ves čas osrednja delavnica v Sloveniji. Z enajstimi aktivnimi konservatorj-restavratorji je najmočnejša delavnica na Slovenskem. Lahko bi rekli, da gre za najbolj specifičen muzejski oddelek, kjer se teorija najbolj direktno »prelije« v prakso. Za obiskovalca je še prav posebej zanimivo, kadar ima dejanski vpogled v postopek npr. restavriranja meča, mašnega oblačila, svetinjice, nakita ali kaj drugega.
Temeljna naloga oddelka je konserviranje, poleg tega tudi restavriranje, izdelava kopij muzejskih predmetov in embalaže za muzealije, raziskovanje, objavljanje prispevkov v strokovnih in poljudnih publikacijah, nenazadnje pa tudi strokovno svetovanje in izobraževanje. Poleg obravnavanja posamičnih predmetov zaposleni na oddelku skrbijo za preventivno konservacijo celotne zbirke. V ta namen uporabljajo v razstavnih in depojskih prostorih sodoben sistem nadzora in uravnavanja relativne vlage in temperature.
Konservatorji-restavratorji so zaradi učinkovitejšega in bolj strokovnega dela specializirani glede na obdobje in materiale predmetov – arheološko kovino, moker les, numizmalije, rezbarije, tekstil, steklo, keramiko, pohištvo, slike, zgodovinsko orožje, bojno opremo ter predmete umetne obrti iz kovine in organskih materialov.
Za vodenje konservatorsko-restavratorske dokumentacije so razvili sodoben računalniški program, imenovan PATINA, ki je del dokumentacijskega sistema v muzeju. Raziskovanje, s katerim se ukvarjajo, jim je v pomoč pri izbiri konservatorskih postopkov ter pri pridobivanju splošnih podatkov o predmetu, njegovi izdelavi, rabi, starosti in avtentičnosti. Uporabljamo optično in elektronsko mikroskopiranje, rentgensko in nevtronsko radiografijo, računalniško tomografijo, XRF EDS, PIXE, IR in UV fotografijo in druge analitske metode.
Pri naravoslovnih raziskavah sodelujemo s strokovnjaki Inštituta Jožef Stefan, Inštituta za metalne konstrukcije, Zavoda za gradbeništvo, Restavratorskega centra Slovenije, Narodne galerije in Kliničnega centra.