Depuis l’acquisition des œuvres de Jordaens, quatre importantes opérations de restauration les ont concernées, en 1857, 1904, 1948 et 1980, une intervention plus légère étant organisée en 2011.
• La restauration entreprise en 1857 par l'entreprise Baro est attestée par un mémoire en paiement du 20 novembre 1857 conservé dans les archives du Sénat. D'un montant de 1 100 francs, ce document rend compte d'une « restauration des peintures plafonds de la galerie de tableaux les Douze signes du zodiaque peints sur toile par Jordaens, nettoyé, refixé par parties, déverni, restauré les plus grandes gerces et fentes ».
• En janvier 1904, dans son article publié dans la revue L’Art, Arthur Hustin estimait que, un peu plus d'un siècle après leur installation :
[...] les Jordaens ont souffert […] Mais bien qu'ils aient tout près de trois cents ans, ils sont encore relativement mieux conservés. Ils ont souffert lorsqu’on les a déposés de l'atelier du maître, après la mort de l'un des propriétaires postérieurs de son hôtel, pour les vendre aux enchères publiques, à la Chambre des Arquebusiers d’Anvers. Les encadrements ont été entamés par ceux qui ont effectué ce travail délicat.
Ils ont souffert chez « le prince allemand », dont Baraguey n'a pas eu la précaution de nous donner le nom.
Ils ont souffert au Luxembourg même, par le fait des mouvements de la voûte.La Balance est fissurée dans le milieu.
Des clous à bateaux retiennent des parties décollées de la toile du Scorpion.
Dans le Sagittaire et le Capricorne, on retrouve les mêmes outrages.
Fissurés, les Poissons ; fissurée, la Vierge ; encloué, le Lion. Fissures dans les Gémeaux où Vénus, debout sur un char que conduisent Castor et Pollux, exerce son empire sur toute la terre. Cette Vénus est une flamande truculente, que Jordaens avait vue dans les rues d'Anvers et qu’il a peinte dans tout l’éclat de sa riche carnation. À quelle époque sa nudité plantureuse choqua t’elle la pudeur de quelque philistin ? Fût-ce en Allemagne, où elle resta quelque temps exilée ? Fût-ce, ici, sous la Restauration ? Les documents ne nous ont rien appris là-dessus. Mais un fait le prouve : on a mis à Vénus une feuille de vigne, sous la forme d'une draperie de pourpre !
Par bonheur, l'artiste chargé de cet attentat ne voulut point faire violence à Jordaens. Sur la chair palpitante, il colla une feuille de papier. Et sur cette feuille de papier, il peignit une draperie.
La feuille de papier s'en est allée lorsqu’au cours de l'année qui finit, nous fîmes, avec l'autorisation de MM. les questeurs, laver à l'eau simple les toiles de Jordaens pour constater leur état. Pieusement recueillie et mise sous enveloppe, cette feuille de papier trouvera sa place naturelle dans le Musée sénatorial des curiosités du palais du Luxembourg dont on réunit actuellement les éléments.Arthur Hustin
Le nettoyage à l’eau des toiles de Jordaens a permis de constater qu’elles sont menacées. Trois sont arrachées par le fait des fissures qui se sont produites dans la voûte. D’autres sont boursoufflées et ont été, pour partie, maintenues à l’aide de clous à bateau. Une restauration s’impose en même temps qu’une meilleure exposition. Achetées 4.500 francs en 1803, ces toiles sont d’une grande valeur. De plus, elles sont placées trop haut pour être vues. Il faudrait les déposer pour les mettre en évidence dans une salle qu’on pourrait appeler la salle des Jordaens.
• En 1904, les frères Brissou déposent les douze toiles et procèdent à leur rentoilage. Quant à M. Denisard, restaurateur au Louvre, et recommandé par l’administration des Beaux-Arts, il décline l’offre qui lui est faite de restaurer les Jordaens, en raison de la multiplicité de ses travaux. C’est finalement M. Courcelles-Dumont qui se chargera de cette restauration pour la somme de 7.000 francs.
Grâce à cette opération, « les déchirures dans les toiles, les dégradations qui étaient le fait du temps, de l'humidité et de déplacements successifs ont disparu ». À la suite de cette restauration, une décision de questure du 5 juillet 1907 décide l'installation de ces œuvres au plafond – récemment consolidé – de la commission des finances. Mais l’opération est retardée : la toile de « Jupiter et la chèvre Amalthée » est prêtée à la manufacture des Gobelins pour la reproduire en tapisserie, si bien qu’en décembre 1908 la pose des douze toiles de Jordaens dans la salle de la commission des finances n’est toujours pas réalisée. En tout état de cause, le devis produit par l’architecte l’année suivante, en 1909 – un devis de 20 à 25.000 francs – fait suspendre cette décision par les questeurs qui estiment la dépense trop élevée.
Le temps passe… Dix ans plus tard, en avril 1919, à l’initiative du questeur Louis Vieu, il est décidé de renoncer à l’installation des toiles de Jordaens dans la salle de la commission des finances – où elles ne seraient pas suffisamment visibles –, pour les réserver à l’ornementation de la salle Berthelot – une salle d’attente située à proximité de la salle Jeanne Hachette, au premier étage du Palais du Luxembourg – qui présente, elle, l’avantage d’être ouverte au public.
Pour finir, en juin 1922, les questeurs renoncent à poser les « panneaux de Jordaens » au plafond de la salle Berthelot, en raison de la difficulté matérielle d’aménagement du plafond pour cet usage spécial et des dépenses considérables qu’entraîneraient ces travaux, le devis de 25.000 francs étant confirmé. Il est alors convenu que ces toiles seront remises à leur emplacement primitif, au plafond de l’annexe de la bibliothèque, la dépense ne devant être, dans ce cas, que de 1.200 francs.
• En 1948, une importante opération de restauration du plafond voûté de l'annexe de la bibliothèque fut entreprise. Le programme des travaux du Sénat pour 1948 jugeait l'ensemble « très sale » même si les peintures de « Jordaens paraissent en bon état de conservation et, du bas, il n'apparaît pas d’écaillures de peinture. Elles seront à dévernir pour raviver leur fraîcheur ». En 1949, le résultat de ces travaux fut jugé favorablement par un rapport interne estimant que « l'ensemble a retrouvé toute sa grandeur architecturale et permet d'admirer une des richesses picturales les plus grandes que possède le Palais du Luxembourg ». La mise en lumière du plafond fut réalisée peu après.
• En 1980, à la suite d'une demande présentée par le directeur de la Bibliothèque, la remise en état des peintures de Jordaens fut décidée. Jugés « très salis, au point que du sol il est difficile d'apprécier les détails et même l'ensemble », ces éléments furent examinés par le musée du Louvre et restaurés dans son atelier. Les toiles furent démarouflées puis transportées en ce lieu pour « nettoyage de la couche picturale, grattage de la céruse au regard de la toile ; réentoilage marouflage sur le support rigide (panneaux en contreplaqué marine) ; réintégration de la couche picturale et repose de l'œuvre terminée sur la voûte ». Cette intervention visa particulièrement à poser les panneaux sur des éléments mobiles de façon à les désolidariser de la voûte et de ses possibles mouvements. Parmi les douze toiles, celle des Poissons nécessita une attention particulière en raison de son état dégradé et de nombreux repeints antérieurs. L’Aurore de Callet fut également restaurée.
Cette opération permit également de rénover l'éclairage de la voûte. Son exécution nécessita la fermeture de l'annexe de la bibliothèque pendant cinq mois.
• En 2011, à l'occasion d'études et de travaux réalisés sur la voûte de l'annexe de la bibliothèque, les encadrements des douze toiles, jugés écaillés et fragilisés, furent restaurés et de petits soulèvements de peinture furent corrigés sur trois toiles. Cette opération, conduite en relation avec le Laboratoire de recherche des monuments historiques (LRMH) et l’université de Reims, fut réalisée par un groupement d'intervenants, dont les mandataires étaient Mmes Emilie Checroun et Gabriela Perrier-Szatanik, restauratrices du patrimoine.