Το εργαστήριο συντήρησης ψηφιδωτών ξεκίνησε την λειτουργία του το 1995 , χρονολογία έναρξης λειτουργίας του Μουσείου. Από τότε έως σήμερα συντηρήθηκαν περίπου 600 τεμάχια ψηφιδωτών δαπέδων καθώς και κάποια εντοίχια ψηφιδωτά. Τα περισσότερα από αυτά έχουν τοποθετηθεί και εκτίθενται στις αίθουσες του Μουσείου.

Το εργαστήριο ασχολείται με τη συντήρηση, έκθεση και διατήρηση των ψηφιδωτών που βρίσκονται στην συλλογή του. Επίσης είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο και την καθαριότητα των εκθεμάτων στις αίθουσες του Μουσείου. Σε συνεργασία με τα εκπαιδευτικά προγράμματα οι συντηρητές του εργαστηρίου πραγματοποιούν δημιουργικά εργαστήρια κατασκευής ψηφιδωτού.

Τα εργαστήριο, στα πλαίσια της λειτουργίας του Μουσείου και της συνεργασίας  του με άλλους  φορείς στην Ελλάδα και το εξωτερικό  έχει στείλει αντικείμενα σε εκθέσεις στη Γερμανία και την Αμερική. Επίσης στους χώρους του έχουν συντηρηθεί αντικείμενα από άλλες υπηρεσίες ( π.χ. πρώην 9η Ε.Β.Α.).

Στα 20 χρόνια λειτουργίας του εργαστηρίου έχουν εργαστεί σ’ αυτό  πολλοί αξιόλογοι συντηρητές και εργατοτεχνίτες  που έφεραν σε περάς το δύσκολο έργο που τους ανατέθηκε.

Στο εργαστήριο πραγματοποιούνται αρκετές επισκέψεις. Οι περισσότερες από αυτές είναι εκπαιδευτικού χαρακτήρα και οι υπόλοιπες σημαντικών πολιτικών και  θρησκευτικών προσώπων. Στις επισκέψεις εκπαιδευτικού χαρακτήρα ξεναγούνται κυρίως σχολές συντήρησης και τμήματα αρχαιολογικών σχολών καθώς και αρκετά σχολεία.