Iniziato nel 1978 e terminato nel 1999, il recente restauro ha inteso recuperare la pittura originale di Leonardo completamente alterata dai precedenti interventi: si trattava quindi di affrontare le numerose problematiche relative al dipinto, da quelle puramente estetiche a quelle strettamente connesse all'ambiente per preservarlo da un degrado futuro, proteggendolo dalle polveri, dai vapori e dall'umidità che risultavano essere le cause principali del continuo degrado.

Per raggiungere tale scopo è stato installato un sofisticato sistema di filtraggio dell'aria che impedisce l'entrata e di conseguenza l'accumulo di tutte le sostanze inquinanti nel Refettorio. Il restauro ha coinvolto i due organismi istituzionali milanesi responsabili della conservazione del Cenacolo: la Soprintendenza per i Beni Architettonici e il Paesaggio di Milano, che si è occupata del museo e dell'ambiente e quella per il Patrimonio Storico Artistico e Demoetnoantropologico cui è stato affidato il restauro della pellicola pittorica. Entrambe le Soprintendenze hanno operato in stretta collaborazione con l'Istituto Centrale del Restauro e con istituzioni straniere, cercando di utilizzare le conoscenze e gli strumenti messi a disposizione della cultura scientifica più avanzata nel settore.

Il delicatissimo intervento pittorico, sostenuto economicamente dalla società Olivetti, ed eseguito da Pinin Brambilla Barcilon è stato preceduto da ricerche filologiche e storiche oltre che da approfonditi studi e analisi che permettessero di mettere a punto il giusto sistema operativo in grado di effettuare la completa pulitura del dipinto senza intaccare la fragile pellicola pittorica. I risultati sono straordinari: sono riemersi brani pittorici originali che, se pur frammentari, permettono di avvicinarci al vero Leonardo e in particolare al suo colore e al suo disegno. Di impressionante bellezza i profili e le mani di Giacomo, Filippo e Matteo.