Trải qua thăng trầm lịch sử, thời gian một số hạng mục của chùa Một Cột - Diên Hựu đã xuống cấp cần được tu bổ, tôn tạo. Theo dự án được UBND TP. Hà Nội phê duyệt ngày 11/10/2013 dự án gồm 5 hạng mục: tu bổ chùa Một Cột - Diên Hựu, xây mới nhà tăng, am hóa vàng, hoàn chỉnh hệ thống hạ tầng (đặc biệt là hệ thống thoát nước, xử lý triệt để tình trạng úng ngập), hoàn thiện nội thất, đồ thờ tự… Riêng phần cơi nới trong di tích sẽ được dỡ bỏ để giữ nguyên trạng. Tổng giá trị dự án trên 18,6 tỷ đồng (trong đó giá trị xây lắp trên 13 tỷ đồng), từ nguồn vốn ngân sách nhà nước và xã hội hóa. Dự kiến, dự án sẽ được khởi công vào cuối tháng 12/2013. 

Tổng thể dự án sẽ được tiến hành bao gồm các hạng mục: Giữ nguyên cốt nền sân hiện nay; bó vỉa đá xanh bồn cây và thảm cỏ; tu bổ lại hệ lan can quanh khu tháp mộ; tu bổ tôn tạo tòa Tam Bảo và nhà Tổ, nhà Mẫu, Tam Quan với hình thức kiến trúc như nguyên trạng; hạ giải, làm mới hệ móng, tường bao, thay thế các cấu kiện gỗ đã mục hỏng, lợp lại mái ngói mũi hài...; xây dựng mới nhà Tăng ở phía sau, bên phải của Tam Bảo vị trí này ở góc khuất sát với tường của bảo tàng HCM với hình thức và vật liệu phù hợp với thức kiến trúc cổ truyền thống và phù hợp với cảnh quan chung của chùa; xây mới hệ thống tường bao bảo vệ di tích (nối từ Tam Bảo đến Tam Quan & từ Tam Quan đến nhà Tổ, nhà Mẫu); cấp điện; cấp nước; phòng chống mối mọt; chống ẩm; chống cháy đáp ứng nhu cầu sử dụng và phát huy giá trị của di tích. 

Riêng đối với Liên Hoa Đài và hồ Linh Chiểu, phương án tu sửa, tôn tạo sẽ được tiến hành như sau: hạ giải mái ngói và hoành rui; thay thế những rui, hoành gỗ và các cấu kiện gỗ khác bị hư hỏng bằng gỗ lim; lợp lại ngói, tận dụng đối đa ngói cũ, nếu thiếu thì thay thế bằng ngói phục chế nguyên mẫu; sửa chữa, đắp vẽ lại các con giống và trang trí đắp vẽ mái; tu bổ phần bậc thang lên, thay thế phần bậc gạch vồ bị mài mòn cong lõm bằng vật liệu đá xanh để đảm bảo sự bền vững lâu dài; quét mầu cho tất cả các thành phần có vữa trát của công trình; nạo vét bùn trong hồ Linh Chiểu. Trát vá bề mặt móng lan can hồ; phun xử lý chống mối, chống nấm mốc cấu kiện gỗ cho công trình; lắp đặt hệ thống chiếu sáng bên trong, bên ngoài. 

Đặc biệt, khu vực nhà Tổ và nhà Mẫu sẽ được hạ giải toàn bộ. Loại bỏ phần xây cơi nới, dựng nhà bao che, xây toàn bộ hệ tường bao che từ móng đến mái; tu bổ bộ khung kết cấu gỗ theo nguyên tắc giữ gìn nguyên trạng, hỏng đâu sửa đấy; phun xử lý chống mối, chống nấm mốc cấu kiện gỗ cho công trình… 

Ông Đỗ Viết Bình, Chủ tịch UBND quận Ba Đình (Hà Nội) cho biết: Từ tháng 7/2013 cho đến nay UBND quận Ba Đình đã chỉ đạo Ban quản lý dự án hoàn chỉnh dự án theo đúng Luật di sản văn hoá và nội dung chỉ đạo của UBND thành phố. Đối với UBND phường Đội Cấn, cần có trách nhiệm tạo diều kiện thuận lợi nhất cho các đơn vị thi công. Nhà chùa và nhà thầu thi công phối kết hợp để thực hiện thi công công trình chất lượng và đúng tiến độ.