W latach 2000–2004 na zamku prowadzone były prace renowacyjno-konserwatorskie, przebudowie uległy wnętrza zamkowe na potrzeby ekspozycji i powiększających się zbiorów muzealnych. Wyeksponowana została w tym czasie stopa fundamentowa posadowienia tzw. Wieży Kazimierzowskiej. W lutym 2010 rozpoczęto odbudowę południowego skrzydła zamku istniejącego w dawnych wiekach. Południowe skrzydło zamku zostało zbudowane przez władze austriackie na potrzeby rozbudowy siedziby cyrkułu sanockiego, a spalone przez wojska rosyjskie w roku 1915 w czasie I Wojny światowej. W kolejnych latach rozebrano ruiny pozostające po latach wojny. Projekt rewitalizacji wzgórza zamkowego z funduszy unijnych w swoich zamierzeniach miał na celu odbudowę wieży oraz skrzydła południowego zamku na potrzeby galerii im. Zdzisława Beksińskiego. Inwestycja realizowana była ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Podkarpackiego. Koszt realizacji projektu wyniósł ponad 5 mln zł.
Do okładziny murów użyto niskiej jakości kamienia, a pewne elementy bryły, jak i sposób w jaki ułożono kamień, są ahistoryczne i spotkały się z powszechną krytyką.