Pierwsze pracownie konserwatorskie w MNW powstały w latach 1921–1922. Były to: Pracownia Konserwacji Sztuki Zdobniczej pod kierunkiem Józefa Greina i Pracownia Konserwacji Malarstwa, zorganizowana przez prof. Bohdana Marconiego, który już wtedy inicjował współpracę z placówkami naukowymi, rentgenologami i fizykami. 

Obecnie Muzeum zatrudnia około 60 artystów konserwatorów dzieł sztuki, głównie absolwentów Wydziałów Konserwacji i Restauracji Dzieł Sztuki Akademii Sztuk Pięknych w Warszawie, Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego oraz Akademii Sztuk Pięknych w St. Petersburgu.

Dzisiaj przeprowadzamy konserwację obiektów zabytkowych o różnorodnej technologii wykonania, pochodzących ze wszystkich epok historycznych. Ze względu na wielką różnorodność konserwowanych dzieł sztuki wszelkie prace wykonywane są w specjalistycznych pracowniach. Każda z 11 pracowni szczyci się osiągnięciami, które znalazły uznanie w środowisku konserwatorskim w Polsce i za  granicą. Do najważniejszych z nich należą nagrody w  Konkursach na Najciekawsze Wydarzenie Muzealne Roku przyznawane przez Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego, Generalnego Konserwatora Zabytków, Europejskie Targi Ochrony Zabytków i Renowacji Miast Denkmal w Lipsku.

Podstawowym zadaniem Konserwacji MNW jest zapewnienie właściwej opieki dziełom sztuki w galeriach stałych, magazynach i na wystawach czasowych. Działalność konserwatora obejmuje przede wszystkim przeprowadzanie prac konserwatorskich w pełnym i częściowym zakresie (obiektów należących nie tylko do zbiorów Muzeum), a także profilaktykę muzealną związaną ze środowiskiem, której głównym celem jest stworzenie optymalnych warunków wystawienniczych i magazynowych. W trakcie konserwacji zabytków szczególny nacisk kładzie się na usuwanie przyczyn destrukcji i zapobieganie dalszej degradacji.

Konserwatorzy nadzorują prawidłowe przemieszczanie zabytków, sporządzają opinie o stanie zachowania, biorą udział w pakowaniu i transporcie dzieł sztuki. Bywa to skomplikowane w przypadku niektórych obiektów sztuki współczesnej, szkła i ceramiki czy obrazów o dużych wymiarach.

Zabiegom konserwatorskim średnio w ciągu roku poddaje się ponad 1200 obiektów . Prowadzone są też badania technologiczno-konserwatorskie, służące do określenia budowy, techniki i stanu zachowania zabytku. Najlepszą okazją do tego typu badań jest proces konserwacji, kiedy wykonywane zabiegi (czyszczenie lub badanie istniejących uszkodzeń) odsłaniają czasem wiele tajemnic (przygotowane obrazów na wystawę monograficzną Józefa Pankiewicza). Możliwość prowadzenia badań nie niszczących zabytków pozwala na poznanie pełnego zakresu problemów związanych z egzystencją dzieła sztuki (wystawa Serenissima. Światło Wenecji).

Od ponad 10 lat Konserwator do Spraw Naukowych Działu Konserwacji MNW regularnie organizuje spotkania, których celem jest wymiana doświadczeń i podnoszenie kwalifikacji zawodowych poprzez rozszerzenie i udoskonalenie metod badawczych, konserwatorskich oraz dokumentacyjnych obiektów zabytkowych. Ponadto poszczególne pracownie prowadzą praktyki studenckie, realizowane w ramach stałej współpracy z uczelniami, oraz staże, w których biorą udział osoby zarówno z kraju, jak i z zagranicy.