La restauration d'un vitrail consiste souvent à réaliser une dépose complète du panneau afin de le démonter pour nettoyer les pièces de verre, changer ou restaurer les pièces cassées, mais en premier lieu une restauration concerne surtout l'état général du réseau de plombs qui présente souvent des ruptures au niveau des jonctions entre les soudures et les profilés de plombs.
L'opération consiste donc à faire un nouvel assemblage en concervant les pièces de verre d'origine et de refaire un masticage du panneau sur les deux faces en vue de lui redonner sa rigidité mais surtout son étanchéitée à l'air et à l'eau.
Certaines restaurations peuvent aussi concerner les éléments de renfort comme les vergettes qui sont des profilés ronds en acier plein fixés au vitrail et dans les menuiseries.
Une restauration permet au vitrail de ne pas continuer à se dégrader, voir à devenir dangereux quand il existe un risque de chute de celui-ci ou qu'il ne joue plus son rôle d'étanchéité.