Нотр-Дам де Пари благополучно пережил обе мировые войны, несмотря на обстрелы Парижа из тяжелой артиллерии в годы Первой мировой и бомбардировки его пригородов во Вторую мировую. Пули разбили лишь несколько витражей, которые после войны заменили, причем не оригинальными, а авангардными. Тем не менее, Нотр-Дам нуждался в реставрации.
В 1990-е годы его очистили снаружи, вернув светлый цвет камню. Грязь, представляющая опасность для камня, была устранена. Скульптуры обработали лазером, микроскрабом и влажными компрессами. Задачей реставраторов было убрать пыль, сохранив патину времени. Камни, состояние которых вызывало вопросы, заменили новыми, взятыми в парижском регионе в аналогичных месторождениях известняка. Кроме того, была решена проблема голубей, отходы жизнедеятельности которых наносили вред собору: в здании появилась сеть электрических проводов, невидимых с земли. С одной стороны, это придало зданию оригинальный вид, с другой – лишило Нотр-Дам мрачноватого облика, который некоторые так любили, но всем не угодишь.
В XXI веке новый этап реставрации приурочили к празднованию 850-летия собора в 2013 году. Помимо девяти новых колоколов стоимостью два миллиона евро, в здании появилась скрытая от глаз проводка, новая подсветка фасадов и освещение нефа для проведения вечерних концертов и мероприятий, а орган получил электронную консоль управления. Реставрация Нотр-Дама сопровождалась многочисленными жалобами на нехватку денег и недостаточное финансирование, из-за чего к юбилею удалось реализовать далеко не все.