Η αναστήλωση των μνημείων της Καρθαίας ξεκίνησε το 2002 και θα ολοκληρωθεί μέσα στο 2008. Εντάσσεται στο έργο «Συντήρηση και Ανάδειξη αρχαίας Καρθαίας Κέας» του ΥΠ.ΠΟ. με φορέα υλοποίησης το Τ.Δ.Π.Ε.Α.Ε. και διευθύνεται από επταμελή επιστημονική επιτροπή. Οι λόγοι που οδήγησαν στην αναστήλωση βασίζονται στην αρχαιολογική αξία των μνημείων που στολίζουν την ακρόπολη της Καρθαίας, στη σημασία τους για τη γνώση της αρχιτεκτονικής παράδοσης του Αιγαίου, στο μεγάλο χρονικό εύρος που καλύπτουν (από τα αρχαϊκά χρόνια μέχρι και την ύστερη αρχαιότητα), αλλά και στο γεγονός ότι τόσα σημαντικά και με σχετικά καλή διατήρηση οικοδομήματα είναι συγκεντρωμένα σε ένα εξαιρετικό, και μέχρι πρό τινος αλώβητο φυσικό περιβάλλον. Η επιστημονική και αισθητική σημασία της Καρθαίας και η ανάγκη να γλιτώσει αυτό το μοναδικό σύνολο από την «αξιοποίηση» την οποία επεφύλαξε σε ανάλογες θέσεις η ανθρώπινη απληστία, καθόρισαν το είδος των επεμβάσεων.
Η ολοένα θρασύτερη ανθρώπινη παρέμβαση στον περιβάλλοντα χώρο, οι σοβαρότατες φθορές που έχουν υποστεί τα μνημεία από φυσικές αιτίες, αλλά και η ανάγκη να αποκτήσει η νοτιοανατολική, σχεδόν πλήρως εγκαταλελειμμένη πλευρά του νησιού έναν πόλο έλξης επισκεπτών και πολιτιστικού τουρισμού, ζητούσαν άμεση αντιμετώπιση και επέβαλλαν την αναστήλωση των μνημείων και την ανάδειξη της περιοχής τους σε οργανωμένο αρχαιολογικό χώρο, με ό,τι αυτό συνεπάγεται για την οριστική προστασία τους.
Στην περίπτωση της Καρθαίας με τον όρο ανάδειξη νοούμε την προσπάθεια να αποκαταστήσουμε τα μνημεία στο βαθμό που μας επιτρέπει το σωζόμενο αρχαίο υλικό και η λελογισμένη χρήση νέου, μέχρι του σημείου στο οποίο η αρχική μορφή τους καθίσταται κατανοητή στο ευρύ κοινό. Είναι αυτονόητο ότι η αναστήλωση στοχεύει στα επιβλητικότερα δημόσια οικοδομήματα της ακρόπολης, δηλαδή στους ναούς του Απόλλωνα, της «Αθηνάς», στο Κτήριο D και στο Πρόπυλο αφού ούτε ο προϋπολογισμός, ούτε ο διαθέσιμος χρόνος επιτρέπουν να επεκταθούμε στο πλήθος των υπολοίπων σημαντικών μνημείων της περιοχής.
Η αναστήλωση των βασικότερων μνημείων της ακρόπολης της Καρθαίας, όπως προβλέπεται στο έργο «Συντήρηση και Ανάδειξη αρχαίας Καρθαίας Κέας», βρίσκεται σε τελικό στάδιο.
Ναός Απόλλωνα. Οι εργασίες έχουν ολοκληρωθεί. Έχει συμπληρωθεί ο θυραίος, ο πλάγιος (ΒΔ) και τμήμα του οπίσθιου τοίχου. Έχει συγκολληθεί και επανατοποθετηθεί η τέταρτη βάση αξονικού στηρίγματος του σηκού, ενώ η πέμπτη έχει απλά υποδηλωθεί με διαφορετικού χρώματος σκύρα στην επίστρωση του δαπέδου. Έχει ορισθεί η θέση της πλάγιας θύρας του σηκού, ενώ έχουν επανατοποθετηθεί τα αρχαία τμήματα των παραστάδων του κεντρικού θυρώματος του σηκού. Έχει συμπληρωθεί ο πλάγιος (ΒΔ) τοίχος του προνάου και έχουν τοποθετηθεί δύο αντίγραφα των λίθων της Β παραστάδας της πρόστασης. Έχουν επανατοποθετηθεί οι βάσεις των βάθρων αναθημάτων εκατέρωθεν του κεντρικού θυρώματος στον πρόναο. Τέλος, έχει συμπληρωθεί τμήμα της κρηπίδας. Το σύνολο των επεμβάσεων εκτείνεται μέχρι του σημείου, όπου δεν επιβαρύνεται στατικά το επισφαλές ανάλημμα του ναού και έτσι οι επεμβάσεις φθίνουν προς την πλευρά της θάλασσας.
Ναός «Αθηνάς». Οι εργασίες έχουν ολοκληρωθεί. Στην περίσταση έχει ανασυσταθεί η ΝΑ γωνία με την τοποθέτηση τριών ημιτελών και ενός πλήρους κίονα από νέο υλικό, ώστε να δοθεί η αίσθηση της τρίτης διάστασης στο θεατή. Επίσης έχει τοποθετηθεί ημιτελής κίονας στη ΝΔ γωνία της περίστασης και ένας σφόνδυλος στο δυτικό πτερό. Η εξωτερική πλευρά των τοίχων του σηκού συμπληρώθηκαν μέχρι το ύψος που σωζόταν η εσωτερική παρειά, ώστε να αποφευχθεί η περαιτέρω φθορά τους. Τέλος, συμπληρώθηκε ενδεικτικά ο θυραίος τοίχος και καλύφθηκε με ειδικό προστατευτικό κονίαμα το δάπεδο του προνάου. Στη θέση των χαμένων σήμερα μαρμάρινων μελών που όριζαν το στυλοβάτη της πρόστασης του προνάου έχουν τοποθετηθεί λευκά σκύρα.
Πρόπυλο. Οι εργασίες είναι σε εξέλιξη. Στα τρέχον έργο θα υλοποιηθεί μόνο η α΄ φάση της εγκεκριμένης αναστήλωσης του μνημείου, η οποία αποσκοπεί στην αποκατάσταση της αρχαίας ράμπας και στον ορισμό της κάτοψης του κτηρίου, ώστε να αποσαφηνιστεί η μορφή του κτηρίου και οι αρχικές διαστάσεις του.
Κτήριο D. Οι εργασίες είναι σε εξέλιξη. Ωθήθηκε με υδραυλικούς προωθητές ο κεκλιμένος Β τοίχος του σηκού και επανήλθε στην κατακόρυφο. Συμπληρώθηκε η κάτοψη του κτηρίου, ώστε να αναδειχθεί και να γίνει κατανοητή η μορφή του. Προβλέπεται η τοποθέτηση προστατευτικών βαθμίδων στη θέση των αρχαίων, οι οποίες θα προστατεύουν το σωζόμενο αρχαίο υπόστρωμα και θα καθιστούν δυνατή την πρόσβαση στο μνημείο.