Οι σχετικές εργασίες υλοποιήθηκαν από τις διευθύνσεις Αναστήλωσης Βυζαντινών και Μεταβυζαντινών Μνημείων και Συντήρησης Αρχαίων και Νεωτέρων Μνημείων του Υπουργείου Πολιτισμού και Αθλητισμού.
Ειδικότερα στο Ναό ο οποίος αποτελεί σπάνιο δείγμα αρχιτεκτονικής του 19ου αιώνα, έγιναν εκτεταμένες εργασίες συντήρησης οι οποίες αποκάλυψαν τον αρχικό γεωμετρικό διάκοσμο και τις τοιχογραφίες του, ενώ αποκαταστάθηκαν τα ξύλινα παράθυρα, η θύρα και τα περίτεχνα βιτρώ, που λέγεται ότι έφερε ο Θων από τη Ρωσία. Παράλληλα υλοποιήθηκαν εκτεταμένες αναστηλωτικές εργασίες, καθώς και σωστικές επεμβάσεις συντήρησης.
Με αφορμή τη ολοκλήρωση των έργων αποκατάστασης του Ναού, ο Περιφερειάρχης Αττικής Γ. Πατούλης επισήμανε τα εξής:
«Ανήμερα της εορτής του Αγίου Νικολάου, παραδόθηκε στους πολίτες πλήρως αποκατεστημένος ο Ιερός Ναός Αγ. Νικολάου Θων, ο οποίος αποτελεί ένα μοναδικό και σπάνιο μνημείο πολιτισμού. Στην Περιφέρεια Αττικής έχουμε ως προτεραιότητα την αξιοποίηση των ευρωπαϊκών χρηματοδοτικών εργαλείων για έργα ανάδειξης της ιστορικής και πολιτιστικής κληρονομιάς της Αττικής μας και σ΄αυτό το πλαίσιο έχουμε εντάξει στο ΠΕΠ Αττικής μία σειρά σημαντικών έργων πολιτισμού».