Nel 1940 ebbero inizio numerosi interventi di restauro della cattedrale, il cui scopo era la soluzione definitiva dei problemi relativi alle coperture che da sempre, insieme con la precarietà statica del campanile, affliggevano l'edificio. Questi prevedevano la sostituzione delle capriate lignee, ormai irrecuperabili, e la riparazione delle sommità dei muri. Un cordolo di cemento fu posto sulla sommità di questi e vennero eseguiti anche risarcimenti di crepe e sostituzioni di alcuni blocchi.
Nei primi mesi dell'anno ebbero inizio studi e rilievi ad opera della Regia soprintendenza ai monumenti di Bari. I lavori partirono il 10 aprile 1940 e andarono molto a rilento a causa delle difficoltà prodotte dalla guerra, tanto da protrarsi almeno fino al 1943. Piante e sezioni furono a firma del disegnatore edile Giuseppe Angarano.
Tra il secondo dopoguerra ed il 1960 vi fu la stagione dei grandi restauri che maturano ancora una volta, e radicalmente, il volto della cattedrale. Questa fu interessata da una serie di radicali interventi fra il 1945 ed il 1960, volti soprattutto a recuperare l'originale struttura architettonica.
Si isolò il monumento con la demolizione del settecentesco cappellone del Santissimo e della sagrestia, vennero demolite le numerose cappelle interne della chiesa superiore e furono completamente eliminate le decorazioni ottocentesche, ritenute prive di pregio e valore storico, con la liberazione delle murature delle colonne e dei capitelli da gessi e stucchi lasciando in mostra le supposte forme romaniche. I lavori furono eseguiti dall'ingegnere capo del Genio civile, Ambrosi De Magistris, e dal soprintendente dell'epoca, Alfredo Barbacci.
