Το έργο «Προστασία, συντήρηση και αποκατάσταση του Ωδείου των Μεγάλων Θερμών του Δίου», υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Μακεδονία-Θράκη 2007-2013», με προϋπολογισμό 828.520,00 €, συγχρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Στρατηγικό Πλαίσιο Αναφοράς (ΕΣΠΑ) και το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ).
Οι εργασίες ξεκίνησαν τον Ιούλιο του 2011, ολοκληρώθηκαν τον Φεβρουάριο του 2015 και εκτελέστηκαν βάσει της εγκεκριμένης μελέτης που συντάχθηκε από τον αρχιτέκτονα, αρχαιολόγο, αναστηλωτή, καθηγητή του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης κ. Γιώργο Καραδέδο.
Στόχος των εργασιών ήταν η ενίσχυση των τοιχοδομών και η εξασφάλιση στατικής επάρκειας, η προστασία απέναντι στους παράγοντες διάβρωσης και η αποκατάσταση της μορφολογικής συνέχειας για την καλύτερη κατανόηση της αρχιτεκτονικής μορφής του μνημείου.
Το πρόγραμμα των εργασιών αποκατάστασης αφορούσε στην ενίσχυση των τοιχοδομών με τη στερέωση των αυθεντικών κονιαμάτων, την πλήρωση των αρμών με νέο συνδετικό κονίαμα, καθώς και την πλήρωση των ρωγμών και του δικτύου κενών, που εντοπίστηκαν στο εσωτερικό των τοιχοδομών, με την εφαρμογή ενεμάτων. Τα τμήματα της τοιχοποιίας που είχαν αποσπαστεί και καταπέσει συμπληρώθηκαν, σύμφωνα με τον αρχαίο τρόπο δόμησης, για την αποκατάσταση της δομικής συνέχειας και της στατικής και αισθητικής ισορροπίας
Η προστασία του μνημείου από τη διαβρωτική επίδραση των περιβαλλοντικών συνθηκών, ενισχύθηκε με την ανάκτηση όλων των τοίχων με τρεις τουλάχιστον σειρές λίθων ή πλίνθων. Οι εργασίες ανάκτησης πραγματοποιήθηκαν εφαρμόζοντας τους κανόνες της αρχαίας δόμησης και ακολουθώντας το περίγραμμα της σωζόμενης αρχαίας τοιχοποιίας. Η διάκριση των συμπληρώσεων από τα αυθεντικά τμήματα επιτεύχθηκε με την παρεμβολή φύλλων μολύβδου.
Οι εργασίες αποκατάστασης και ανάδειξης του μνημείου ολοκληρώθηκαν με τη συντήρηση των μαρμάρινων κιόνων και των αρχιτεκτονικών στοιχείων, τη διάστρωση των δαπέδων με χρωματιστά βότσαλα, την αναστύλωση των κιόνων επί του ανατολικού ποδίου και την τοποθέτηση των υπολοίπων αρχιτεκτονικών μελών του μνημείου στη θέση που βρέθηκαν πεσμένα κατά την ανασκαφή
Η πρόσβαση των επισκεπτών και των ατόμων με αναπηρία στο χώρο του ωδείου γίνεται μέσω της διαδρομής που κατασκευάστηκε και οδηγεί στην αυλή των Μεγάλων Θερμών και στην πρόσοψη του μνημείου όπου τοποθετήθηκε ενημερωτική πινακίδα.
Στο πλαίσιο του έργου σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε εκπαιδευτικό πρόγραμμα με τίτλο «Η παράσταση του Εύβουλου», για παιδιά των τελευταίων τάξεων του δημοτικού σχολείου.
