Im 2. Weltkrieg war vor allem die rheinseitige Westfassade durch Artilleriebeschuss schwer beschädigt worden. Die Mittelkuppel der Kunsthalle wurde nahezu zerstört. Einschusslöcher übersähen bis heute die Fassaden. Die kostbaren Buntglasfenster, die in der Kunsthalle und in den Repräsentationsräumen des Schlosses zu sehen waren, wurden vollständig zerschossen, lediglich das große Treppenhausfenster auf der Ostseite blieb glücklicherweise erhalten. Auch die Ausstattung der historischen Innenräume wurde stark in Mitleidenschaft gezogen. Nach der Einquartierung von alliierten Truppen und Flüchtlingen fehlten große Teile der Wandgemälde, die von den Wänden gerissen und gestohlen wurden.

Erste Sicherungsmaßnahmen erfolgten 1948: Die Kunsthalle erhielt ein Notdach, zerstörte Fenster konnten geschlossen, die Innenräume wieder bewohnbar gemacht werden. Doch bereits 1960 setzte wieder der Verfall ein, als das Schloss für 10 Jahre leer stand und durch Vandalismus und Verwitterung erneut schweren Schaden nahm. Die Instandsetzungsarbeiten in den 1970er Jahren retteten das Schloss vor dem Abriss, eine grundlegende und aus heutiger Sicht denkmalgerechte Sanierung und Restaurierung blieb jedoch aus.

Ein umfangreiches, 1994 fertiggestelltes Gutachten bildet die Grundlage für die Restaurierungsarbeiten. Im Rahmen der Bestandsaufnahme mussten u.a. Hunderte von detailgetreuen Plänen gefertigt werden, da bis zum heutigen Tage keine Unterlagen aus der Erbauungszeit auffindbar sind.

Zunächst galt es, den Bestand zu sichern und weiterem Verfall vorzubeugen. Alle Ver- und Entsorgungsleitungen mussten erneuert, Wasser-, Strom-, Gas-, Fernmelde- und Abwasserleitungen neu verlegt werden. Jeder Quadratmeter der großen Parkanlage wurde untersucht, steinerne Zeugen der Bauwerksgeschichte gesichert und aufgearbeitet. Feuerwehrzufahrt, Baustraße, Lagerplätze und Zugänge auf historischen Trassen wurden neu geschaffen. Parallel dazu begann die Sanierung der ca. 1,6 km langen Schlossparkmauer.

Als 1995 die Sanierungsarbeiten am Schloss begannen, galt den Fundamenten und der umlaufenden Terrasse die größte Aufmerksamkeit. Die ca. 240 m lange, an der Basis mehr als 2 m mächtige Terrassenmauer besteht aus Bruchsteinmauerwerk mit einer Verblendung aus Natursteinquadern. Durch mangelnde Bauunterhaltung und Witterungsschäden war die Mauer so brüchig geworden, dass Teilbereiche einzustürzen drohten. Bei den Voruntersuchungen zeigte sich, dass sich die Natursteinquader, Trachyt von der benachbarten Wolkenburg, fast vollständig von dem Bruchsteinmauerwerk losgelöst hatte. Bei den dringend erforderlichen Sanierungsarbeiten wurde das lockere Bruchsteinmauerwerk durch Verpressung stabilisiert. Anschließend wurde eine Betonschale vor das Bruchsteinmauerwerk gesetzt und mit diesem fest verankert. Die Betonschale wurde anschließend mit detailgetreu rekonstruierten Natursteinquadern verblendet, um der Terrassenmauer ihre ursprüngliche Optik zurückzugeben. Für die Verblendung musste auf Trachytsteine aus dem Westerwald zurückgegriffen werden, da die bauzeitlichen Steinbrüche im Siebengebirge schon seit langem geschlossen sind und heute im Naturschutzgebiet liegen. Für die Mauerkrone konnten die originalen Werksteine wiederverwendet werden.

Im Zuge der Sanierung der Terrassenmauer wurde 1999 auch die Venusterrasse vor der südlichen Schlossfassade denkmalgerecht rekonstruiert. Die Terrasse mit der historischen Brunnenanlage erhielt eine Reihe kastenförmig geschnittener Lindenbäume, eine Rasenfläche mit Rosenstöcken und ein kegelförmiges Schmuckbeet, das gemäß der Gartenkunst der Gründerzeit in geometrischen Formen alljährlich bunt bepflanzt wird. Der Venusbrunnen konnte wieder in Betrieb genommen werden, so dass heute erneut das Wasser aus Löwenmasken in die zwei darunterliegenden Schalen plätschert.

In den Jahren 2001 bis 2004 wurde die prachtvolle Kunsthalle instandgesetzt. Sie war im 2. Weltkrieg besonders schwer getroffen worden. Die zentrale Mittelkuppel mit der charakteristischen Turmspitze war so stark beschädigt, dass sie 1948 abgetragen werden musste. Die entstandene Baulücke wurde mit einem Notdach gesichert, das innen liegende Gewölbe provisorisch hergestellt. Im Zuge der Restaurierung wurden auch die Maßwerkfenster erneuert, so dass die Fassaden nun wieder vollständig durchfenstert sind. Die zerstörte Dachlandschaft konnten 2002 nach umfangreichen Vorarbeiten rekonstruiert werden. Die Kuppel mitsamt Gewölbe wurde vor Ort neu errichtet. Die Kuppelspitze, im Ganzen gefertigt und angeliefert, wurde im August unter großer öffentlicher Aufmerksamkeit mit einem Kran auf die Kuppel aufgesetzt.

Mit der Restaurierung des Wohntraktes begann der aufwändigste Abschnitt der Arbeiten. Neben der dringend notwendigen Außensanierung mussten die historischen Innenräume mit ihren Wandgemälden, Vertäfelungen, Fußböden und Prunkdecken restauriert werden. Im Jahr 2007 wurden die aufwändigen Restaurierungsarbeiten in Nibelungenzimmer, Bibliothek und Billardzimmer fertig gestellt. Im April 2009 konnten das Privat-Appartement mit Schlafzimmer, Toilettezimmer und Frühstückszimmer sowie der Musiksaal eröffnet werden und seit Juli 2009 bietet auch das Ehrenfremden-Appartement mit zwei Schlafzimmern und einem Wohnzimmer einen authentischen Einblick in die großbürgerlich-herrschaftliche Wohnkultur der Gründerzeit.

Als letzter Bauabschnitt wurden das Speisezimmer, das Jagd- und Frühstückszimmer sowie das Haupttreppenhaus restauriert. Seit Frühjahr 2010 sind auch diese Bereiche für die Besucher geöffnet.

Die unterhalb des Schlosses gelegene Vorburg wurde in den Jahren 1997 bis 2000 saniert und zur musealen Nutzung um- und ausgebaut. Heute befindet sich dort das Museum, Forum und Archiv zur Geschichte des Naturschutzes in Deutschland. 2008 wurde beschlossen, die historische Anreisesituation auf das Gelände wiederherzustellen. Die Vorburg dient nun auch als Eingangsportal mit Kasse, Schlossladen und einem Bistro.