L'alerte est donnée en juin 1993 après le détachement d'un élément de rivetage depuis une hauteur de près de trente-cinq mètres lors d'une exposition consacrée au design.
Le ministre de la Culture d'alors, Jacques Toubon, prend la décision de fermer « provisoirement » le lieu en novembre de la même année en raison du danger que représente la chute de nouveaux rivets sur le public.
La pose de filets accrochés sous la verrière (voir photographie ci-contre) et la convocation d'experts pour pallier cette situation ne suffisent pas pour maintenir l'ouverture au public. Seuls et après de nécessaires travaux de sécurité, les Galeries nationales et le Palais de la Découverte sont à nouveau disponibles. L'utilisation de la nef s'interrompt pendant douze longues années.
Des désordres se manifestent tout au long du XXe siècle et depuis le début même du chantier, dans la zone sud de la grande nef. En cours de construction, ces imprévus sont d'autant plus graves qu'il n'est pas question de repousser la date de livraison du Grand Palais.
Le comportement des maçonneries et de la charpente métallique provient de plusieurs facteurs :
Au cours des études précédant les récents travaux de reprise en sous-œuvre, les calculs évaluent l'affaissement des massifs de fondations de l'aile sud à près de 14 cm et une variation de hauteur, dans la partie métallique de l'ouvrage, à 7 cm. Ces valeurs, d'apparence négligeable, ont été suffisantes pour provoquer des dégâts structurels considérables.
Des remblaiements ou injections de matériaux de natures diverses ont commencé très tôt et se sont poursuivis à différentes périodes de la vie du monument pour combler les vides entre le niveau bas de l'édifice et celui du sol continuant à s'affaisser. En 1940, les troupes d'occupation allemandes installent véhicules et matériels divers dans la nef. S'apercevant de la fragilité des lieux, elles décident d'injecter plusieurs tonnes d'un coulis de béton dans le sous-sol, stabilisant un temps le terrain et les structures, mais alourdissant l'ensemble dans sa partie méridionale. Ainsi, les désordres iront en s'accélérant jusqu'à cette fameuse année 1993.
La maîtrise d'ouvrage des travaux de restauration est assurée entre 2001 et 2007 par la Direction de l'architecture et du patrimoine (DAPA) du ministère de la Culture et de la Communication. Le mandat de maîtrise d'ouvrage est attribué à l'Établissement public de maîtrise d'ouvrage des travaux culturels (ÉMOC). Par arrêté du 17 avril 2007 (pour une entrée en vigueur le 1er mai 2007), le monument « Grand Palais » a été attribué à titre de dotation à l'établissement public du Grand Palais. Ce dernier s'est substitué à l'EMOC pour assurer les travaux du Grand Palais afin de mener à terme la restauration de ce monument historique.
Les travaux se sont déroulés en deux phases :
Le budget de ce chantier a atteint 101,36 millions d'euros (dont 72,3 pour la première phase). Le financement a été assuré grâce à l'État par l'intermédiaire du Ministère de la Culture.
Huit mille neuf-cents mètres carrés de parois moulées exécutées avec près de six mille six-cents mètres cube de béton, deux mille colonnes de jet grouting mises en place avec environ dix mille tonnes de ciment.
Longueur de deux-cents mètres, largeur de cinquante mètres (de cent mètres entre l'entrée principale et le mur de fond du paddock), hauteur de trente-cinq mètres sous la charpente, quarante-cinq mètres de hauteur sous la coupole, soixante mètres jusqu'au campanile. La surface au sol atteint une superficie de treize mille cinq-cents mètres carrés.
Poids au-dessus de la nef : six mille tonnes d’acier (six-cents tonnes remplacées pendant la première phase des travaux) soit un total de huit mille cinq-cents en comptant le Palais d’Antin. Nombre de rivets changés : environ quinze mille. Surface repeinte : cent-dix mille mètres carrés. Poids de la nouvelle peinture : soixante tonnes pour trois couches réalisées, soit pratiquement l'équivalent de deux mille pots de trente kilos.
Surface remplacée : treize mille cinq-cents mètres carrés pour la grande nef (seize mille mètres carrés avec les verrières latérales). Charge de vitrage neuf pour la nef, le paddock et les verrières proche des deux quadriges : deux-cents quatre-vingts tonnes de verre feuilleté (non compris soixante-cinq tonnes de double vitrage pour les galeries latérales situées en périphérie).
Linéaires remplacés : sept-cents cinquante mètres de chéneaux en plomb et cent-dix mètres en zinc, mille deux-cents mètres d'ornements en zinc estampé. Surface des terrassons en zinc : cinq mille deux-cents mètres carrés.
(Source : ÉMOC).
Avant même le commencement des premiers travaux de réhabilitation de la nef du Grand-Palais, s'est très vite posée la question du choix de la couleur à donner à la structure métallique, voire si la restitution de l'état initial était possible. Le temps ayant fait son œuvre, de nombreuses couches de peinture ont recouvert l'ensemble des éléments. La couleur visible en 2001 était proche du gris.
L'option de la restitution ne peut être envisagée qu'après de minutieuses études et analyses :
Ainsi aujourd'hui, nous pouvons observer la charpente métallique peinte avec une couleur rigoureusement identique à celle employée lors de l'achèvement de sa construction à la fin du XIXe siècle.
Cette peinture, si l'on en croit un récent communiqué de presse du ministère de la Culture, serait susceptible d'obtenir le label « Vert Grand Palais », à l'image du désormais célèbre « Marron Tour-Eiffel ».
La restauration de la charpente va conduire également à celle de la verrière et de son tramage devenu peu esthétique. Au cours de l'étude préalable, l'architecte Alain-Charles Perrot suggère que soit restituée la trame initiale et la largeur des carreaux de verre, dénaturée au cours d'une campagne de remise en état. De plus, la constitution des vitres ne correspond plus aux règles de sécurité exigées aujourd'hui. Le verre armé est alors remplacé par un verre feuilleté de conception contemporaine qui possède deux qualités primordiales :
Les profilés supportant le poids des nouveaux vitrages sont également de section plus fine. L'aluminium, en remplaçant l'acier, diminue ainsi le poids de cette structure secondaire.