Leta 1994 je bila resda obnovljena streha nad južnim traktom, toda stanje ostalih streh je bilo vse slabše, poleg tega pa je muzej potreboval vedno več prostora za svojo dejavnost.
Zato je postajala vedno bolj aktualna ideja, da bi podstrešje preuredili za potrebe muzeja, kar pa bi pomenilo izgradnjo novih stropov nad drugim nadstropjem ter povsem nove strehe. Marca 1998 je projektno dokumentacijo izdelalo ljubljansko podjetje ARHÉ d.o.o. iz Ljubljane.
Projekt je obravnaval:
a) kompletno zamenjavo grajske strehe na način, da se bo nova strešna konstrukcija prilagodila načrtovani izrabi podstrešja za potrebe likovnega razstavišča, fotolaboratorija, depojev in delavnice za obiskovalce,
b) odstranitev prvega nadstropja na dvoriščnem prizidku z izgradnjo začasne enokapne strehe in odprtje do tedaj zazidane arkadne odprtine hodnika v prvem nadstropju,
c) zamenjavo oken in vrat v prvem nadstropju gradu z novimi,
d) delno zamenjavo dotrajanih oziroma poškodovanih opečnih tlakovcev v arkadnih hodnikih,
e) odstranitev pregradnih sten v arkadnem hodniku prvega nadstropja s ciljem vzpostavitve krožnega obhoda,
f) zidarska in pleskarska dela v prostorih prvega nadstropja,
g) obnovo parketa v prostorih prvega nadstropja.
V zimskih mesecih tega leta je muzej preuredil pritlične prostore v severnem traktu za potrebe depoja, zaradi česar so delavci podrli nekaj predelnih zidov in prebili en zid, da so lahko prostore med seboj funkcionalno povezali. Spomladi tega leta je Ministrstvo za kulturo sprejelo sklep o polovičnem sofinanciranju izgradnje novega centralnega ogrevanja v gradu. Do takrat so namreč v gradu ogrevali le upravne prostore in sicer z lončenimi in termoakumulacijskimi pečmi. Načrt za izgradnjo centralnega ogrevanja je bil izdelan hkrati s projektom prenove strehe, v izvedbo pa je šel poleti istega leta. Ker so na Ministrstvu za kulturo naknadno odobrili tudi sofinanciranje izgradnje nove strehe in podstrešja in ker Občina Metlika ni bila sposobna zagotoviti polovičnega zneska v tem letu, je bilo sklenjeno, da bo obnova tekla v več finančnim zmožnostim prilagojenih fazah. Med postopkom izbire izvajalca gradbenih del je Občina Metlika oktobra tega leta razglasila grad in spomenik NOB pred gradom za kulturna spomenika. Izvajalec del, podjetje Giposs Ljubljana d.o.o., je s prenovo gradu pričel julija 1999. Strešno konstrukcijo in lesene strope nad drugim nadstropjem je rušil postopoma ter na zidove sproti vgrajeval armiranobetonske vence in prefabricirane stropne betonske plošče. Kmalu zatem je celoten grad dobil tudi novo, z bobrovcem krito streho, ki je zaradi načrtovane izrabe podstrešja kombinacija jeklenih in lesenih konstrukcijskih elementov, v stiku zahodnega in severnega trakta pa je bila v bodočem galerijskem prostoru zgrajena tudi ravna steklena streha. Sledila je toplotna izolacija strehe in suhomontažna izgradnja stropov in sten iz mavčnih plošč. Delavci so na strehi zgradili tudi polkrožno zaključene pločevinaste frčade ter prezračevalne naprave v obliki dimnikov z dvokapnimi strehicami. Med gradbenimi deli so morali muzejski delavci preseliti pisarne, knjižnico in arhiv v spodnje prostore sosednje trgovine Kmetijske zadruge Metlika. Ker je bila med deli poškodovana električna napeljava v celotnem nadstropju gradu, jo je bilo potrebno zamenjati v celoti, zgradili pa so tudi nov zemeljski električni dovod do gradu, zaradi česar je Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Območna enota Novo mesto (v nadaljevanju: zavod) na severnem grajskem dvorišču izvedel zaščitno arheološko izkopavanje. Med gradbenimi deli je bilo zaradi zamakanja in mehanskih poškodb uničenega tudi veliko stavbnega pohištva, zaradi česar je bilo potrebno zamenjati tudi vsa okna in vrata v prvem nadstropju. Iz istega razloga je bilo potrebno v več prostorih zamenjati tudi parket, ostalega pa zbrusiti in polakirati. Opisana faza prenove gradu, ki je potekala v skladu s smernicami in pod strokovnim nadzorom zavoda, se je končala s slikopleskarskimi deli v letu 2000. V naslednji gradbeni fazi prenove podstrešja, ki pa se vse bolj odmika, bo potrebno v podstrešnem galerijskem prostoru položiti še parket in dokončati elektroinštalacijska dela, v severnem traktu pa zgraditi novo dvoramno stopnišče ter na mestu prizidka na dvorišču, v katerem je še danes hišniško stanovanje, zgraditi panoramsko dvigalo montažne konstrukcije, s čimer bi omogočili dostop do muzejskih zbirk in galerije tudi starejšim in invalidnim osebam.
Leta 1999 je Belokranjski muzej Metlika v severnem arkadnem hodniku uredil lapidarij po načrtu arhitekta Marjana Lobode. Novembra istega leta je zavod izvedel tudi delne meritve vlage in vodotopnih soli v grajskih zidovih, in sicer na območju stika severnega in zahodnega trakta. Zavod je omenjene raziskave opravil, ker je želel z dokazi podpreti stališče spomeniške stroke, da bi bila s strani Občine Metlika izražena želja po celoviti obnovi fasad strokovno oporečna, saj so bili zidovi zaradi kapilarne vlage in vodotopnih soli precej prizadeti, zaradi česar bi bilo potrebno pred obnovo fasad pristopiti k sanaciji vzrokov poškodb. Zavod je zato predlagal, da se pristopi k celoviti konstrukcijski prenovi gradu, ki mora obsegati tako statično in protipotresno sanacijo grajenih konstrukcij kot tudi sanacijo kapilarne vlage v zidovih in načrt odvodnjavanja meteornih vod. Občina Metlika in Belokranjski muzej Metlika sta argumente spomeniške službe upoštevala in tako se je 2002 pričela druga faza celovite prenove gradu.
Ministrstvo za kulturo je leta 2002 odobrilo polovično sofinanciranje spomeniškovarstvenega projekta, ki je obsegal raziskave in izdelavo projektne dokumentacije celovite sanacije gradu, statično sanacijo še vedno nestabilnega jugovzhodnega grajskega vogla ter izdelavo in montažo notranjih okenskih naoknic v prvem nadstropju gradu. Na javnem razpisu je bilo med ponudniki za izvedbo analize materialno tehničnega stanja in potresne odpornosti gradu kot najugodnejše izbrano podjetje IRMA, Inštitut za raziskavo materialov in aplikacije d.o.o. iz Ljubljane, ki je oktobra tega leta tudi izdelalo izvedbeni načrt celostne sanacije gradu in kamnitih opornih zidov terase ob vzhodni grajski fasadi. Ker pa se je sočasno odvijal tudi razpis za izbiro izvajalca statične sanacije jugovzhodnega vogala, je podjetje IRMA d.o.o. posebej izdelalo izvedbeni elaborat tudi za ta sklop gradbeno sanacijskih del. Res je, da je bil jugovzhodni vogal večji del statično saniran že leta 1991, je pa tedaj ostala neizvedena sanacija temeljnih tal in razpok na notranjih zidovih. Geomehanske raziskave in statična presoja konstrukcij so pokazale, da je potrebno sanacijo temeljnih tal izvršiti na področju notranjega nosilnega zidu arkadnega hodnika. Izbrani izvajalec del, gradbeno podjetje GIVO d.o.o. iz Ljubljane, je tako injektiral temeljna tla kot tudi vse razpoke na notranjih zidovih in obočnih konstrukcijah ter obnovil omete na območjih injektaže. Zaradi potrebe po občasni zatemnitvi zlasti razstavnih prostorov v prvem nadstropju gradu so bila notranja okenska krila nadomeščena s polnimi lesenimi naoknicami, ki jih je izdelalo lokalno podjetje FINISH ART d.o.o. Sočasno se je Belokranjski muzej odločil tudi za zamenjavo vseh oken v grajskem pritličju. Nova lesena smrekova okna je izdelal metliški mizar Jože Gršič iz Metlike, vgradil pa jih je Ivan Rus s svojo zidarsko ekipo. Dela so bila končana poleti 2003.
Leta 2003 se je pokazala potreba po obnovi sanitarij v pritličju jugovzhodnega vogala. Ker je bilo potrebno sanitarije tudi razširiti v nekdanji razstavni prostor Slovenskega gasilskega muzeja, je zavod zahteval izvedbo zaščitnih arheoloških izkopavanj v tem delu gradu. Arheološko sondo je izvedla štiričlanska ekipa pod vodstvom arheologinje Lucije Grahek in pod nadzorom dr. Janeza Dularja iz Inštituta za arheologijo ZRC SAZU v času od 25. do 28. avgusta tega leta. Iz poročila o arheološkem sondiranju je razvidno, da je bilo najprej potrebno odstraniti opečni tlak, ki je bil položen na deset centimetrov debelo plast izolacijskih materialov in betona. Pod nekdanjim tlakom so nato izkopali dvoje zasutij, ki so ju povezali s prenovo gradu za potrebe Slovenskega gasilskega muzeja v letih 1968 in 1969. S to prenovo so povezali tudi prezidave na južni in severni steni. Z izkopavanji so odkrili tudi tri zidove in opečni tlak. Ker leži omenjeni tlak okoli 140 cm nižje od nivoja obstoječega opečnatega tlaka v sosednjem prostoru, tako kot tudi plast ometa odkritega pod prezidavami na južnem obodnem zidu, ki so ga povezali z nekdanjim nivojem okna, so domnevali, da gre pri omenjenih strukturah za ostanke izrabe tega prostora iz časa prve polovice 19. stoletja. Izgradnjo novih sanitarij, ki so prvenstveno namenjene obiskovalcem muzeja, je izvedla lokalna delavnica Krovstvo, kleparstvo in vodoinštalaterstvo Milan Vraničar s.p. po načrtih domačega projektivnega podjetja Biro Smer, Željko Siročič s.p.
Leta 2004 je Belokranjski muzej Metlika pristopil k prenovi pritličnih prostorov v severnem delu zahodnega trakta za potrebe ureditve gostinskega lokala, ki ga ima v najemu znana belokranjska vinogradniška družina Šturm.
Belokranjski muzej Metlika je ob prenovi muzejskih zbirk leta 2005 zaradi pomanjkanja razstavnega prostora zaprosil zavod za soglasje k postavitvi zgodovinske zbirke v arkadnem hodniku v prvem nadstropju severnega trakta. V ta namen bi bilo potrebno omenjeni del hodnika zapreti in prilagoditi novi namembnosti. V skladu s konservatorskimi pogoji je arhitekt Marjan Loboda izdelal projekt zasteklitve arkadnih odprtin in ureditve novega razstavnega prostora, ki temelji na vgradnji montažne okenske konstrukcije z možnostjo reverzibilnosti prvotnega stanja. Da se je zagotovil plastični vtis arkadnih odprtin so aluminijaste profile vgradili ob notranji strani arkadne stene. Drugih gradbenih posegov z izjemo vgradnje dvojih zastekljenih vrat v arkadnem hodniku ni bilo, je pa bila sočasno urejena tudi kapela, ki je locirana v tem delu gradu. Po obnovi je muzej v njej razstavil gotske kamnite arhitekturne detajle iz romarskega središča Tri fare v bližnjih Rosalnicah. Izvajalec del je bilo Steklarstvo Kastelic iz Metlike.
Jeseni 2005 je gradbeno podjetje Saning International d.o.o. iz Kranja pričelo s statično in protipotresno sanacijo gradu in kamnitih opornih zidov na terasi ob vzhodni stranici gradu. Spomeniškovarstveni projekt, ki ga je polovično sofinanciralo tudi Ministrstvo za kulturo, je obsegal pozidavo porušenih delov opornih zidov in njihovo sistematično injektiranje in fugiranje, sanacija grajskih zidov pa se je omejila na injiciranje temeljnih tal in spodnjih delov zidov do višine prvega nadstropja ter grobo ometavanje severne fasade z malto, izdelano na osnovi hidravličnega apna. Občina Metlika je spomladi 2006 z izvajalcem sklenila še aneks k pogodbi zaradi izvedbe dodatnih del, ki so obsegala ponovno pozidavo parapeta na zgornjem opornem zidu ter rekonstrukcijo zrušenega poševnega opornega zidu ob vzhodni grajski fasadi kot tudi zaradi nekvalitetne gradnje povsem dotrajanega poševnega opornega zidu ob jugovzhodnem vogalu, pri katerem je bilo potrebno zgraditi tudi kvalitetnejše temelje. Sočasno je bila izvedena tudi nova drenaža ob zunanjem zidu zahodnega trakta.
Septembra 2006 je Belokranjski muzej Metlika zaprosil zavod za izdajo kulturnovarstvenih pogojev za izgradnjo novega zaključnega tlaka na grajskem dvorišču. Zavod je na podlagi analize stanja in s pomočjo geodetskega posnetka grajskega dvorišča, ki ga je v ta namen izdelal že leta 2004, določil, da mora biti prag vhoda v grad izhodišče za enotno koto terena v vhodni veži, arkadnih hodnikih in na dvorišču. Nove tlake bo potrebno izdelati iz lokalnega kamna »Gradnik«. Pri tlakovanju bo potrebno upoštevati geometrijo dvorišča in ritem arkadnih hodnikov, sam tlak pa zaradi poletnih prireditev izvesti v minimalnih naklonih za potrebe odvodnjavanja padavinskih vod. Projektno dokumentacijo za novi zaključni tlak na grajskem dvorišču je aprila 2007 izdelal novomeški projektivni biro ID – INTERIER DESIGN d.o.o. Ideje o novem tlaku na grajskem dvorišču segajo sicer že v leto 1992, ko je zavod podal zamisel o tlaku iz kamnitih plošč nepravilnih oblik in grobe površine, ki bi jih z vmesnimi manjšimi kosi sestavili v neke vrste »venecijaner«, s čimer bi dosegli rustikalen izgled dvorišča.
V letu 2007 je Občina Metlika pristopila k izgradnji pisarne Turistično-informacijskega centra v vzhodnem delu južnega trakta. Za turistično pisarno predvideni prostor ob sanitarijah je bilo potrebno zmanjšati oziroma predeliti v dva samostojna prostora, kar se je storilo z izgradnjo suhomontažne stene. Ker je s tem sosednji prostor ostal brez komunikacijske povezave z arkadnim hodnikom, so delavci izvedli preboj zidu in vgradili nova vrata.
Že leta 2001 je takratni Zavod za varstvo naravne in kulturne dediščine Novo mesto izdal kulturnovarstvene pogoje za obnovo sobe v drugem nadstropju vhodnega stolpa ter veže na podstrešju. Maja 2004 je arhitekt Marjan Loboda izdelal načrt novih lesenih vrat, ki vodijo iz veže v omenjeno sobo ter načrt steklenih vrat med vežo in bodočim galerijskim prostorom. K prenovi sobe je muzej pristopil šele leta 2006 z rekonstrukcijo odprtega lesenega stropa, saj je bil originalni v tolikšni meri poškodovan, da ga ni bilo mogoče več obnoviti. Novi strop, ki je impregniran z rjavo toniranim lanenim firnežem, je izdelal in vgradil mizar Andrej Kramarič iz Slamne vasi. Leta 2009 je kamnosek Franci Kocjan iz Zagrada pri Škocjanu vgradil novi kamniti portal v vratno odprtino med sobo in podstrešno vežo. Sprva je bilo mišljeno, da bi se obnovilo stari portal, vendar je natančnejša analiza njegovega stanja pokazala, da je bil ta zaradi preteklih požarov povsem dotrajan. V veži in na stopniščnem podestu je bil položen tudi novi tlak iz opečnih tlakovcev, ki jih je izdelal pečar Tomaž Jerko iz Črnuč pri Ljubljani.
