De restauratie ging gepaard met werkzaamheden die het gebouwencomplex aanpasten aan zijn nieuwe functie. Dit hield ook nieuwbouw in en eveneens klimaatregeling en beveiliging met het oog op de terugkeer van de drie altaarstukken, de Augustinuscyclus en andere kunstwerken. De werkzaamheden boden een uitstekende gelegenheid om archeologisch onderzoek uit te voeren. Er werden een aantal interessante vondsten gedaan. Het bouw- en restauratieproject werd opgedeeld in drie fasen. De eerste fase omvatte de interieurrenovatie van de bijgebouwen in de Everdijstraat, akoestische beglazing aan de buitenzijde van de kerkramen en een materiaalwetenschappelijk vooronderzoek van het kerkinterieur. Nadien kwamen de kunstwerken, het houtwerk en de muurschilderingen aan bod.
De verbouwde woningen die bereikbaar zijn via Everdijstraat 12 bieden plaats aan kantoren, een economaat en sanitair. Het fraai gekleurde loodglas werd hersteld en ingewerkt in nieuwe houten ramen met geïsoleerde beglazing. De gevels worden in de derde fase gereinigd.
Langs de buitenzijde van de kerk werden geluidswerende voorzetramen geplaatst. Die bestaan uit een metalen raamkader dat de omtrek van de oorspronkelijke raamnissen volgt. Hierin bevindt zich een zeer dikke, gelaagde glasplaat met een speciale akoestische folie. Samen met het loodglas en de reeds bestaande voorzetbeglazing uit de jaren 1970, vormt deze beglazing nu een systeem van drie lagen met twee luchtspouwen. Verkeerslawaai wordt hierdoor gegarandeerd uit de concertzaal geweerd.
Het interieur van de kerk werd in de zomer van 1999 onderworpen aan een materiaalwetenschappelijk onderzoek. De afwerkingslagen in de middenbeuk van de kerk werden bestudeerd, meer bepaald op de beeldengroepen in de boognissen, de bogen en de zuilen. Er vond eveneens onderzoek plaats naar de afwerkingslagen op de poort en het Augustinusaltaar in de noordelijke zijbeuk, op de lambrisering ter hoogte van de hoek tussen schip en koor, en op de lambrisering en de deuren in het koor. Tot slot kwamen de sokkels van de altaren aan de beurt.
Er werd vastgesteld dat de beelden in de boognissen steeds met monochrome kalklagen bedekt zijn geweest. Op de achtergrond van de medaillons werden zwarte kalklagen teruggevonden. Slechts enkele attributen hadden oorspronkelijk een polychrome afwerking.
Ook op de rozetten, die stuk voor stuk verschillen, ontdekte men onder de huidige vergulding enkel monochrome kalklagen, wat echter niet uitsluit dat er ooit een vergulding is geweest. Op de zuilen, de bogen met sluitsteen en het kapiteel werden vage resten van een kakigrijze laag teruggevonden.
De poortomlijsting in de noordelijke zijbeuk gaf opeenvolgende marmerimitaties bloot. De zichtbare laag op het zijaltaar is een witte marmerimitatie met zwarte lijst en komt overeen met de andere zichtbare verflagen in de kerk. Wegens het geringe aantal lagen lijkt dit altaar vrij recent te zijn. Het hoofdaltaar heeft meer afwerkingslagen dan de lambrisering, de kroonlijst en andere delen van het koor.
Een tweede deel van het onderzoek had betrekking op de gewelven en muren. Op de wanden van de zijbeuken bevindt zich onder de huidige gele afwerkingslaag een bruine houtimitatie die mogelijk achter de houten wandbetimmering doorloopt. Ook op alle onderdelen van de poort vond men deze houtimitatie terug. De muur boven de kroonlijst van de middenbeuk verbergt geen oudere afwerkingslagen, enkel een witte bepleistering. Deze muurvlakken waren indertijd bedekt met de zestien schilderijen van de Sint-Augustinuscyclus (deze keerden na restauratie terug naar hun oorspronkelijke plaats). Het koorgewelf van 1718 en het gewelf van het schip (1721) hebben niet alleen een verschillende stucornamentiek maar ook anders gekleurde afwerkingslagen.
Behalve tijdens de op één na laatste decoratiefase, werden de profielen, spiegelvlakken en muurvlakken in het gewelf van het schip altijd in dezelfde tint gekleurd. Op het koorgewelf werden minder verflagen teruggevonden. Daar is er in de oudste afwerkingslagen een tintverschil tussen de spiegelvlakken en de profielen. De sterren in de medaillons waren oorspronkelijk verguld.
De conclusies uit dit materiaalwetenschappelijk vooronderzoek werden geïntegreerd in de interieurrestauratiefase.
Voorafgaand aan die derde fase werden de platte en hellende daken van de winterkapel en haar bijgebouwen gerenoveerd. De hellende vlakken kregen een nieuwe dakbedekking met natuurleien.
Bovendien werden de gevels van deze gebouwen grondig gereinigd en voorzien van een nieuwe gladde gevelbepleistering.
Een ander onderdeel van de tweede fase was het plaatsen van een dubbele geïsoleerde vloer boven het schipgewelf, dus op de zolder van de kerk. Samen met de voorzetbeglazing draagt deze ingreep bij tot de akoestische isolatie van de concertzaal.
De derde fase bestond deels uit nieuwbouw, deels uit herinrichting. De nieuwbouw omvatte een toegangsgebouw voor het publiek in de Kammenstraat; een artiesteningang en -loges aan de kant van de politietoren; een uitbreiding van de foyer naast de winterkapel; de inrichting van de kapelkelder als bezoekerssanitair en een technische ruimte. De herinrichting had vooral betrekking op het kerkinterieur, de sacristie en de winterkapel. Daarnaast werden ook enkele bijgebouwen aangepast.
Onder de kerkvloer werden technische installaties voor de klimaatregeling en de vloerverwarming geplaatst. Hiervoor diende de vloer tijdelijk verwijderd te worden. Van die gelegenheid werd gebruikgemaakt voor archeologisch onderzoek. De kerk is voorzien van verwijderbare stoelen en podia. Op die manier zijn diverse zaal- en podiumopstellingen mogelijk.
Het publiek, dat via de nieuwbouw op nummer 81 van de Kammenstraat het complex binnenkomt, bereikt de concertzaal langs de foyer. De oorspronkelijke hoofdingang van de kerk in de Kammenstraat, onder het oksaal, is nu een nooduitgang en kan bij grotere evenementen worden gebruikt als tweede uitgang. De poort in de noordelijke zijbeuk doet eveneens dienst als nooduitgang, maar dan naar de Everdijstraat.
De gerestaureerde sacristie op de benedenverdieping zal fungeren als green room en inspeelruimte voor de muzikanten. Via de nieuwe artiesteningang of vanuit de loges kunnen zij deze ruimte makkelijk bereiken.
Achter de sacristie blijven de bestaande trap en de toegang op het nummer 14 van de Everdijstraat behouden. Ze zullen niet alleen door het eigen technisch personeel worden gebruikt, maar ook door radiomedewerkers. Vanuit de studio op de eerste verdieping kunnen immers muziekregistraties worden gemaakt, zowel voor radio-uitzendingen als voor cd-opnamen.
Naast de opnamestudio en aansluitend op de kantoren bevinden zich op de eerste verdieping een keuken en een vergaderzaal. De vermelde trap werd doorgetrokken naar de tweede verdieping boven de sacristie. De zolder wordt een technische ruimte.
Langs de kant van de politietoren bevindt zich een nieuw gebouw. Dat bevat op de benedenverdieping, behalve de artiesten- en leverancierstoegang, ook het Wit salon, een ruimte die wordt gebruikt voor concertinleidingen. Op de eerste verdieping bevindt zich de artiestenaccommodatie. Boven de loges is een technische ruimte voor verwarmingsketels en koelgroepen ingericht.
Op nummer 81 van de Kammenstraat werd een nieuw gebouw opgetrokken. Hier bevindt zich de toegang voor het publiek. De benedenverdieping van dit gebouw vangt het niveauverschil met de winterkapel op in een hellend vlak. Zo zijn de foyer en de concertzaal ook voor rolstoelgebruikers makkelijk toegankelijk. De kaartverkoop en de receptie gebeuren vooraan. De bovenliggende ruimten zijn ingericht als bijkomende kantoren.
De vroegere winterkapel is nu de foyer van AMUZ. De klimaatregeling in deze ruimte gebeurt, net als in de kerk, met verdringingslucht. Hier is dit echter niet zo nieuw. Oorspronkelijk werd de kapel immers verwarmd door een kolenketel in de kelder, van waaruit warme lucht werd aangevoerd door roosters in de vloer.
Gedeeltelijk in de bestaande ruimtes rond de foyer, gedeeltelijk op de benedenverdieping van de aansluitende nieuwbouw, vinden de keuken, drankenberging, instrumentenberging en het kantoor van de avondcoördinator een plaats. De keuken sluit aan op de foyertoog, de drankenberging is eenvoudig te bereiken via de leveringstoegang. Het toogmeubel is rondom de communiebanken en het altaar ontworpen.
Het sanitair voor het publiek bevindt zich in de kelder onder de foyer, maar rolstoelgebruikers kunnen op de gelijkvloerse verdieping terecht.
Een nieuwe traphal bedient beneden de keuken en de vip-ruimte voor artiesten, op de eerste verdieping de voorbereidingsruimte voor recepties, daarboven de personeelsruimte.
De restauratie van de muurschilderingen in de winterkapel en van de zoldering, de altaren, het houtwerk en de kunstwerken in de kerk werd vanaf 2009 in fasen voltooid.
De winterkapel kreeg weer helemaal haar neobyzantijnse luister. De muurschilderingen werden gefixeerd waar nodig en op selectieve wijze gerestaureerd. Als er repetitieve abstracte motieven ontbraken, werden die hersteld. Lacunes in niet-repetitieve afbeeldingen kregen een invulling met kleurvlakken die het oorspronkelijke beeld alleen maar suggereren.
De inrichting en afwerking van de kerk werden gerestaureerd naar de laatste stijlaanpassing, de 19de-eeuwse neobarokstijl. De ornamenten en de kunstwerken gaven deze ruimte opnieuw een sacrale sfeer. Het eerste deel van deze restauratie vond plaats in het voorjaar van 2009. Hierbij werd het plafond van de kerk gerestaureerd, evenals de wanden boven de kroonlijst. Ook het hoogaltaar werd opnieuw gerestaureerd, waarbij de vroegere marmerimitiaties opnieuw werden vrijgelegd.
De middenbeuk kreeg een monochrome afwerking in een lichte kleur. Die keuze is gebaseerd op het materiaalwetenschappelijk onderzoek. De beelden met een oorspronkelijk polychrome afwerking behielden die kleurigheid. Het verguldsel op de ornamenten werd blootgelegd en vervolgens gerestaureerd. Deuren en ander houtwerk werden gerestaureerd, de zijbeuken afgewerkt zoals de middenbeuk. De marmer- en houtimitaties op poorten en altaren bleven behouden. Ook de restauratieopties voor altaren, biechtstoelen enzovoort werden gebaseerd op het materiaalwetenschappelijk onderzoek. Waar nodig werden later overschilderde vlakken verwijderd en de vroegere marmer- of houtimitaties vrijgelegd, om de 19de-eeuwse kleurstellingen te herstellen.
De doopkapel bleef bestaan en de preekstoel van Hendrik Frans Verbruggen behield zijn oorspronkelijke plaats, ook al beperkt hij het aantal zitjes in de concertzaal.