V systému péče o sbírky NTM mají nezastupitelnou úlohu restaurátorské dílny. Jejich počátky a rozvoj kopírují peripetie putování sbírek muzea. Počátky spadají již do období příprav zpřístupnění prvních sbírek v roce 1910 (ve Schwarzenberském paláci na Hradčanech). Následuje pražská Invalidovna, ke které se po II. světové válce přidružilo velkoryse koncipované pracoviště v nové budově na Letné.

Definitivní, tragickou tečkou za působením v Invalidovně, byly katastrofální povodně v roce 2002. Právě při odstraňování následků na zaplavených sbírkových fondech, sehrály restaurátorské dílny významnou roli. Po prvotním očištění a základní konzervaci, procházely postupně všechny sbírkové předměty detailnějším ošetřením.

Hlavním posláním restaurátorských dílen je péče o sbírkové předměty v celém rozsahu preventivní konzervace. Základní metodou průzkumu ošetřovaného sbírkového předmětu je pozorování ve viditelném spektru. Tato výchozí metoda je doplňována materiálovou analýzou ve spolupráci s nově budovanou laboratoří muzea. Při konzervátorských pracech dáváme přednost minimálním zásahům do sbírkového předmětu a vše detailně dokumentujeme.

Nejviditelnější a nejrozsáhlejší, jsou samozřejmě práce na přípravě sbírkových předmětů pro nově budované expozice. Významnou část však tvoří i méně nápadná práce při ošetřování nových přírůstků do sbírek a bez dozoru a zásahu konzervátorů se neobejdou ani přesuny sbírkových předmětů do nových, moderních hal v depozitárním areálu v Čelákovicích i pravidelné inventury.

Struktura, rozsah a rozmanitost sbírek NTM (jen evidovaných je cca 59 000 jednotek) odráží i velice široké spektrum ošetřovaných sbírkových předmětů a tím i použitých materiálů. Stačí si jen uvědomit, že k původním sbírkám, které dokumentovaly historii strojírenství, dopravy, elektrotechniky a stavitelství se přidružily další samostatné odbory, mapující další, specializované oblasti exaktních věd, fotografickou a filmovou techniku, hornictví, hutnictví až po informatiku a průmyslový design. V důsledku to znamená velmi široký záběr a klade vysoké nároky na odbornost a materiálové vybavení. Dalším krokem ke zkvalitnění pracovních podmínek je probíhající rekonstrukce pracoviště v suterénu budovy na Letné.

Logickým doplňkem hlavního poslání je poskytování prostoru pro studentské praxe, při nichž studenti odborných restaurátorských a konzervátorských škol získávají reálné zkušenosti na samostatném, komplexním konzervátorském projektu za dozoru zkušených pracovníků.