Il progetto museale ha dovuto conciliare le esigenze di un museo moderno, dotato di servizi tecnologici, didattici, di ricezione, di consultazione, ecc., con quelle di un monumento già di per sè storicamente e archeologicamente caratterizzato.
Si è reso necessario, in primo luogo, un intervento complessivo di manutenzione straordinaria e restauro e inoltre l'intero complesso doveva essere adeguato agli attuali standards impiantistici e di sicurezza, con l'inserimento inevitabile di elementi moderni che non interferissero tuttavia con la possibilità di percepire le architetture antiche.

Le opere di restauro, recupero e rifunzionalizzazione del complesso dei Mercati di Traiano in vista della sua destinazione a Museo dei Fori Imperiali sono state articolate e complesse:

• restauro e consolidamento delle cortine laterizie esterne della Grande Aula, del Corpo Centrale, e in parte del Piccolo Emiciclo

• consolidamento dei piedritti della copertura della Grande Aula;

• risanamento delle coperture lignee realizzate durante i lavori del 1926-1934;

• rifacimento delle pavimentazioni realizzate negli anni 1926-1934, in tutti gli ambienti interni con cocciopesto alla romana; all'interno dei nuovi pavimenti sono state inserite le canalizzazioni per gli impianti di alimentazione elettrica e dei sistemi anti-intrusione e anti-incendio, compresa la predisposizione per una rete informatica.

Poichè l'intero complesso traianeo, nel suo insieme di aree scoperte e coperte, è inteso come un unico circuito museale, gli interventi realizzati per i percorsi esterni hanno perseguito lo scopo di unificare in un itinerario continuo anche le parti del monumento finora trascurate e considerate marginali:

• riqualificazione del settore del Piccolo Emiciclo direttamente in contatto con il palazzo Tiberi-Ceva, ora accessibile dal tratto settentrionale della via Biberatica verso via Quattro Novembre, con rispettose integrazioni murarie indispensabili per garantire la tutela della struttura

• sistemazione del diverticolo stradale antistante l'originaria facciata settentrionale della Grande Aula, e del suo collegamento con la via Biberatica, mediando il salto di quota attualmente esistente;
   

• ripristino di un piano di calpestio praticabile nel tratto meridionale della via Biberatica verso la via della Salita del Grillo, e collegamento di questo con la passerella di Campo Carleo, balconata storica sul Foro di Traiano tra la via della Salita del Grillo e la via dei Fori Imperiali, in corso di risistemazione (2002);

• riqualificazione della parte alta del complesso, a monte del Corpo Centrale e della Grande Aula, tra la terrazza del cosiddetto "Belvedere" al di sopra dell'arcone sulla via Biberatica, il tratto stradale denominato via della Torre e il suggestivo giardino ai piedi della Torre delle Milizie, che vengono reinseriti nel circuito di visita.

Una tematica importante è stata rappresentata dalle problematiche dell'abbattimento delle barriere architettoniche e dell'accessibilità in genere, in ambienti realizzati in altra epoca e per altri scopi.
I Mercati di Traiano si articolano infatti su ben sei livelli, collegati da scale spesso ripide.
Il problema è stato affrontato nella parte superiore del complesso suddividendo il collegamento verticale in due tratti e sfruttando situazioni già parzialmente compromesse: si è così ottenuto il notevole risultato di connettere ben quattro livelli e tutto il percorso all'aperto entro il complesso archeologico dei Mercati, la cui integrale percorribilità è assicurata anche per mezzo di passerelle in legno e in ferro.