Η διαβρωτική επίδραση του θαλάσσιου περιβάλλοντος στο μνημείο και στα υλικά αποκατάστασης της δεκαετίας του ’70 είχε επιπτώσεις έντονα ορατές ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 2000.



Από το 2003 η 13^η ΕΒΑ άρχισε να προετοιμάζει ένα πρόγραμμα αποκαταστάσεων προκειμένου ν’ αντιμετωπιστεί η αποσάθρωση των επάλξεων, η διάβρωση της επιφάνειας των εξωτερικών λίθων, η αποδόμηση των συνδετικών κονιαμάτων, η έμφραξη παλαιότερων ρηγματώσεων, η επικάθιση αδιάλυτων αλάτων (μαύρης κρούστας) στις εσωτερικές επιφάνειες, η διάβρωση του σιδηρού οπλισμού στις πλάκες οροφής των κτηρίων του δώματος, η οξείδωση των μεταλλικών συνδέσμων των λίθινων διακοσμητικών στοιχείων και ιδιαίτερα των μαρμάρινων εμβλημάτων της Βενετίας στις όψεις, η οξείδωση και καταστροφή των σιδερένιων εξαρτημάτων των θυρωμάτων και των κιγκλιδωμάτων των κανονιοθυρίδων, η εισροή υδάτων από τους φωταγωγούς του δώματος και υγρασίας από τις κανονιοθυρίδες του ισογείου, η διάβρωση και καταστροφή των ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων, η απουσία των αναγκαίων υποδομών υποδοχής επισκεπτών.

Το 2010 εγκρίθηκαν η «Μελέτη Ωρίμανσης του Φρουρίου Κούλε Ηρακλείου Κρήτης» και η «Μελέτη συντήρησης λίθινων επιφανειών Φρουρίου Κούλε Ηρακλείου νήσου Κρήτης» βάσει των οποίων , από το 2011 έως το 2016, με χρηματοδότηση του προγράμματος Επιχειρηματικότητα & Ανταγωνιστικότητα του ΕΣΠΑ ύψους 2.050.000 Ευρώ και του Προγράμματος Δημοσίων Επενδύσεων του ΥΠ.ΠΟ.Α. ύψους 120.000 Ευρώ, εκτελέστηκαν με αυτεπιστασία οι εργασίες «Αποκατάστασης και Συντήρησης Ενετικού Φρουρίου (Κούλε) Ηρακλείου», με φορέα υλοποίησης αρχικά το Ταμείο Διαχείρισης Πιστώσεων Αρχαιολογικών Έργων και από τον Ιούνιο του 2013 την Επιστημονική Επιτροπή του έργου υπό τη διεύθυνση της 13^η Ε.Β.Α. (νυν ΕΦΑΗ).

Οι εργασίες που πραγματοποιήθηκαν αφορούσαν σε α) αναστηλωτικές επεμβάσεις, β) εργασίες συντήρησης των λίθινων επιφανειών και γ) υποδομές εξυπηρέτησης επισκεπτών. Πιο συγκεκριμένα, στα πλαίσια των αναστηλωτικών εργασιών εκτελέστηκαν εργασίες στερέωσης των τοιχοποιιών εσωτερικά και εξωτερικά (νέα αρμολογήματα, ενέματα, λιθοσυμπληρώσεις), καθαίρεση και ανακατασκευή - στεγάνωση των οροφών στα κτήρια του δώματος, καθαίρεση και ανακατασκευή των επάλξεων, στερέωση και τοπικά ανάκτηση του περιμετρικού στηθαίου του δώματος, αντικατάσταση των καλυμμάτων των φωταγωγών, αποκατάσταση του περιδρόμου των επάλξεων και τοποθέτηση κιγκλιδωμάτων ασφαλείας, αφαίρεση με αδιατάρακτη διάτρηση των παλαιών σιδερένιων στηριγμάτων των κουφωμάτων από τη λιθοδομή και αντικατάστασή τους με ανοξείδωτα, συντήρηση των παλαιών κουφωμάτων, κατασκευή παραθύρων και τοποθέτηση ανοξείδωτων κιγκλιδωμάτων στις κανονιοθυρίδες του ισογείου. Οι εργασίες συντήρησης των λίθινων επιφανειών περιελάμβαναν καθαρισμό των επιφανειών από διαλυτά και αδιάλυτα άλατα με την εφαρμογή μηχανικού και χημικού καθαρισμού, απομάκρυνση βιολογικών ρύπων, στερεώσεις, σφραγίσεις, συγκολλήσεις, τοποθέτηση συνδέσμων τιτανίου.

Προκειμένου το μνημείο να γίνει χρηστικό για τους επισκέπτες του κατασκευάστηκαν εκ νέου οι χώροι υγιεινής στο ισόγειο και το δώμα, τοποθετήθηκε εξοπλισμός αναψυκτηρίου, προβλέφθηκε εξοπλισμός για τη διοργάνωση υπαίθριων πολιτιστικών εκδηλώσεων, τοποθετήθηκαν νέες Η/Μ εγκαταστάσεις, διασυνδέθηκε το φρούριο με το δίκτυο αποχέτευσης του Δ.Η., διαμορφώθηκε πρόσβαση για τα ΑμεΑ από τον προστατευμένο βενετσιάνικο λιμενοβραχίονα και διαμορφώθηκαν οι αντίστοιχες προσβάσεις στο εσωτερικό του μνημείου και το δώμα με τοποθέτηση αναβατορίου, διαμορφώθηκε αίθουσα προβολών και διαλέξεων, τοποθετήθηκε εποπτικό υλικό και διαδραστικοί σταθμοί πληροφόρησης, σχεδιάστηκε η λειτουργία ιστοσελίδας με δυνατότητα εφαρμογής σε κινητές ηλεκτρονικές συσκευές, διαμορφώθηκαν εκθεσιακοί χώροι αφιερωμένοι στα ναυάγια και το δια θαλάσσης εμπόριο της Βενετίας και επισκέψιμες αποθήκες γλυπτών και κεραμικής.